基于水下航行器導(dǎo)航定位及信息融合技術(shù)研究.pdf

1、本文就航行器整體編隊導(dǎo)航定位技術(shù)進(jìn)行了方案上的論證和技術(shù)上的探索，分為航行器單體導(dǎo)航定位和編隊導(dǎo)航定位兩部分，從以下幾個方面進(jìn)行研究： 1)由于本文研究的是體積較小的水下航行器，考慮到導(dǎo)航定位系統(tǒng)的小型化和高精度的使用要求，根據(jù)單體導(dǎo)航定位和編隊導(dǎo)航定位的不同研究思路，探索性的提出了導(dǎo)航定位系統(tǒng)整體設(shè)計思想和軟件流程。水下航行器編隊航行時，針對主航行器導(dǎo)航定位提出了單體導(dǎo)航定位系統(tǒng)的設(shè)計方案，給出了導(dǎo)航定位的工作原理和流程。針對

2、編隊中的從航行器，應(yīng)用水聲定位及通信傳輸模塊完成從航行器的絕對定位，以此完成整體編隊導(dǎo)航定位。 2)為了得到高精度、高可靠性的導(dǎo)航信息，給出了水下航行器導(dǎo)航定位實用系統(tǒng)模型。對工程中實用的多種卡爾曼濾波算法進(jìn)行了算法推導(dǎo)和仿真研究，這些算法對于水下航行器導(dǎo)航定位過程中軟件的靈活性和控制發(fā)散起到了很好的作用，保證了導(dǎo)航的精度。 3)將聯(lián)邦卡爾曼濾波技術(shù)、小波技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等信息融合技術(shù)應(yīng)用其中進(jìn)行單體導(dǎo)航定位系統(tǒng)的研制

3、；針對水下航行器進(jìn)行GPS/DR聯(lián)邦濾波器組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究；應(yīng)用小波技術(shù)對新息進(jìn)行監(jiān)控和系統(tǒng)去噪；應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行導(dǎo)航數(shù)據(jù)預(yù)處理。這些都很好的保證了導(dǎo)航精度。 4)水下聲定位中波束形成技術(shù)是方位估計的重要手段，重點研究了廣義相關(guān)波束形成(GCBF)算法(傅氏積分方法(FIM)和加權(quán)傅氏積分方法(WFIM))，大多情況下FIM、WFIM算法的性能優(yōu)于時延—求和波束形成(DSBF)；研究了陣元域和波束域MVDR自適應(yīng)波束形成，結(jié)果表

4、明，利用波束域MVDR進(jìn)行目標(biāo)方位估計，既可以獲得高精度的方位估計，又可以大大減少計算量。 5)根據(jù)單體導(dǎo)航定位的設(shè)計方案，研制了一套導(dǎo)航定位系統(tǒng)，并在不同水域進(jìn)行試驗，利用其試驗數(shù)據(jù)對導(dǎo)航精度進(jìn)行分析，比較了簡單的DR算法、卡爾曼濾波預(yù)測和結(jié)合數(shù)據(jù)融合技術(shù)的卡爾曼濾波算法。同時就這幾種算法在工程中的應(yīng)用，從算法結(jié)構(gòu)、應(yīng)用條件、穩(wěn)定性和可靠性上給出評價，對工程實踐有具體的指導(dǎo)意義。 對水下航行器編隊導(dǎo)航進(jìn)行了理論探索和工