基于FOG捷聯(lián)慣導(dǎo)的水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、高精度和穩(wěn)定可靠的導(dǎo)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(fù)雜的水下環(huán)境中，單一的導(dǎo)航方式由于自身的缺陷在實(shí)際應(yīng)用中具有很大的局限性。由捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)(SINS)、多普勒速度計(jì)程儀(DVL)、磁羅經(jīng)(MCP)以及深度計(jì)(Depth)組成的水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)，充分利用多元導(dǎo)航信息輔助捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，具有高精度和強(qiáng)魯棒性的特點(diǎn)。本論文主要包括以下五方面的內(nèi)容:
　　第一，詳細(xì)闡述了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)、多普勒速度計(jì)程儀、磁羅經(jīng)以及深

2、度計(jì)的導(dǎo)航原理，并對(duì)其誤差進(jìn)行了詳細(xì)分析;另外，詳細(xì)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(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境中的初始對(duì)準(zhǔn)問題，提出利用外速度和轉(zhuǎn)彎機(jī)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)約束條件，以提高航向失準(zhǔn)角和慣性器件誤差的可觀測(cè)性，從而實(shí)現(xiàn)在載體機(jī)動(dòng)過程中完成初始對(duì)準(zhǔn)。
　　第三，在對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的原理及其誤差進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分別建立了SINS/DVL、SINS/MCP以及SINS/Depth組合導(dǎo)航的狀態(tài)方

3、程和量測(cè)方程，并且應(yīng)用聯(lián)邦卡爾曼濾波理論構(gòu)建了水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)。
　　第四，針對(duì)水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)的故障診斷問題，在改進(jìn)傳統(tǒng)殘差x2檢測(cè)法的結(jié)構(gòu)并引入殘差的均值和標(biāo)準(zhǔn)差作為判據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的殘差x2檢測(cè)法，實(shí)現(xiàn)了快速檢測(cè)和辨識(shí)系統(tǒng)突變型故障。
　　第五，針對(duì)水下組合導(dǎo)航和行進(jìn)間對(duì)準(zhǔn)算法進(jìn)行了大量的仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)在多種載體機(jī)動(dòng)環(huán)境中能保持高精度和強(qiáng)魯棒性。通過樣機(jī)實(shí)驗(yàn)包括轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)和車載實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了基