基于FOG捷聯(lián)慣導的水下組合導航系統(tǒng)研究.pdf

1、高精度和穩(wěn)定可靠的導航系統(tǒng)是水下航行器順利完成水下作業(yè)的關(guān)鍵之一，然而，在復雜的水下環(huán)境中，單一的導航方式由于自身的缺陷在實際應用中具有很大的局限性。由捷聯(lián)慣導系統(tǒng)(SINS)、多普勒速度計程儀(DVL)、磁羅經(jīng)(MCP)以及深度計(Depth)組成的水下組合導航系統(tǒng)，充分利用多元導航信息輔助捷聯(lián)慣導系統(tǒng)，具有高精度和強魯棒性的特點。本論文主要包括以下五方面的內(nèi)容:
　　第一，詳細闡述了捷聯(lián)慣導系統(tǒng)、多普勒速度計程儀、磁羅經(jīng)以及深

2、度計的導航原理，并對其誤差進行了詳細分析;另外，詳細闡述了信息融合理論，包括卡爾曼濾波理論和聯(lián)邦卡爾曼濾波理論。
　　第二，針對捷聯(lián)慣導系統(tǒng)在復雜環(huán)境中的初始對準問題，提出利用外速度和轉(zhuǎn)彎機動的運動約束條件，以提高航向失準角和慣性器件誤差的可觀測性，從而實現(xiàn)在載體機動過程中完成初始對準。
　　第三，在對導航系統(tǒng)的原理及其誤差進行分析的基礎(chǔ)上，分別建立了SINS/DVL、SINS/MCP以及SINS/Depth組合導航的狀態(tài)方

3、程和量測方程，并且應用聯(lián)邦卡爾曼濾波理論構(gòu)建了水下組合導航系統(tǒng)。
　　第四，針對水下組合導航系統(tǒng)的故障診斷問題，在改進傳統(tǒng)殘差x2檢測法的結(jié)構(gòu)并引入殘差的均值和標準差作為判據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了一種改進的殘差x2檢測法，實現(xiàn)了快速檢測和辨識系統(tǒng)突變型故障。
　　第五，針對水下組合導航和行進間對準算法進行了大量的仿真實驗，驗證了水下組合導航系統(tǒng)在多種載體機動環(huán)境中能保持高精度和強魯棒性。通過樣機實驗包括轉(zhuǎn)臺實驗和車載實驗，驗證了基