AUV水下導航系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、AUV是一種自治式潛水器。如果AUV的導航系統(tǒng)提供的位置或姿態(tài)信息發(fā)生錯誤,將會影響制導和控制系統(tǒng)的精度,因此導航系統(tǒng)對AUV執(zhí)行各種水下任務來說具有決定性意義,是決定AUV技術水平的一個重要的標志。本文從提高AUV組合導航系統(tǒng)精度的實際需要出發(fā),對AUV組合導航系統(tǒng)中的部分關鍵技術進行了深入研究,主要工作有:
　　1.研究了船位推算算法的原理,推導了船位推算算法的誤差方程,在此基礎上研究了捷聯(lián)慣導和DVL的分立式標定方法,通過合

2、理地簡化,分離出DVL刻度因數(shù)誤差和安裝偏差,從而對DVL刻度因數(shù)誤差和部分安裝偏差進行補償。針對分立式標定方法的不足,提出了一種效果更優(yōu)的整體式標定方法,詳細推導了整體式標定算法,并利用所提出的算法對DVL的刻度因數(shù)誤差與安裝誤差進行了整體式標定和一體化補償,最后進行了仿真驗證和試驗驗證。
　　2.研究了動基座條件下捷聯(lián)慣導快速對準算法。首先研究了慣性系對準方法原理,并推導了誤差方程,結(jié)論表明慣性系對準極限精度取決于陀螺漂移和加

3、速度計零偏。進而提出一種卡爾曼濾波慣性系對準算法:采用卡爾曼濾波算法獲得準確的重力加速度信息,完成慣性系初始對準,該方法具有工程實現(xiàn)簡單、對準精度高、對準時間短的優(yōu)點。通過仿真試驗、靜態(tài)試驗、搖擺試驗和動基座對準試驗對所提算法的有效性進行了驗證。
　　3.介紹了非線性高斯系統(tǒng)濾波遞推公式,研究了以Unscented變換近似高斯積分的UKF算法和以Spherical-RadialCubature準則為近似高斯積分策略的CKF濾波算法

4、,并從理論上證明了二者之間的估計精度差別:在處理高維非線性系統(tǒng)時,UKF算法估計精度低于CKF算法,而CKF算法估計精度高,且較為穩(wěn)定,更適合應用于系統(tǒng)狀態(tài)維數(shù)較高的SINS/DVL組合導航。最后提出將UKF算法和CKF算法應用于姿態(tài)誤差角較大時的SINS/DVL組合導航仿真和試驗,以驗證分析的結(jié)果的正確性。
　　4.研究了基于水聲測距的捷聯(lián)慣導與多普勒計程儀組合導航系統(tǒng)校正技術。通過裝備于母船上的測距設備,測量出AUV相對母船的