船舶位置測(cè)量系統(tǒng)非線性濾波及融合方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)海洋資源的爭(zhēng)奪愈演愈烈。船舶動(dòng)力定位技術(shù)為海上資源的開發(fā)提供了一種有效手段,但如何提高DP(動(dòng)力定位)船舶的作業(yè)安全性以及定位精度,一直是這項(xiàng)技術(shù)的研究重點(diǎn)。在海上,由于各種環(huán)境作用力和各種不確定因素使得僅靠單個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)定位的效果總是差強(qiáng)人意。因而,利用多傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,成為了研究的熱點(diǎn)。這篇文章以DP船舶為主要研究背景,針對(duì)船舶非線性條件下,提出了基于船舶位置測(cè)量系統(tǒng)的三種狀態(tài)估計(jì)方法,對(duì)船舶位置進(jìn)行狀態(tài)估

2、計(jì),再利用多級(jí)式多傳感器數(shù)據(jù)融合結(jié)構(gòu)得到了船舶的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài),為實(shí)現(xiàn)船舶的精確定位提供了有力保障。
　　首先,本文進(jìn)行系統(tǒng)的模型建立,其中主要有船舶運(yùn)動(dòng)模型和傳感器觀測(cè)模型。船舶運(yùn)動(dòng)模型建立主要包括船舶的高、低頻運(yùn)動(dòng),以及海上的各種環(huán)境干擾因素的建模。傳感器觀測(cè)模型的建模主要是對(duì)船舶位置測(cè)量系統(tǒng)(張緊索位置測(cè)量系統(tǒng)、水聲位置測(cè)量系統(tǒng)、GPS位置測(cè)量系統(tǒng))進(jìn)行模型建立。
　　其次,簡(jiǎn)要介紹了狀態(tài)估計(jì)的幾種常用方法。在非線性濾波

3、的領(lǐng)域中,寫出了擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF),無跡卡爾曼濾波(UKF),中心差分卡爾曼濾波(CDKF),求容積卡爾曼濾波(CKF)幾種方法的預(yù)測(cè)-更新迭代步驟和性能分析,來對(duì)當(dāng)前幾種熱點(diǎn)的非線性狀態(tài)估計(jì)方法進(jìn)行概略性的說明,為后續(xù)非線性濾波器的算法仿真打好堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
　　然后,在船舶運(yùn)動(dòng)的非線性條件下,提出了三種基于船舶位置測(cè)量系統(tǒng)的非線性狀態(tài)估計(jì)方法。利用求容積卡爾曼濾波,無跡卡爾曼濾波,中心差分卡爾曼濾波分別對(duì)船舶位置進(jìn)行狀