協(xié)同導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)多傳感器信息融合技術(shù)研究.pdf

1、隨著世界各國對(duì)海洋問題的逐步重視，水面高機(jī)動(dòng)無人艇獲得了空前的高速發(fā)展，并將會(huì)在將來海戰(zhàn)中扮演重要角色。為了適應(yīng)更復(fù)雜的未來海洋作戰(zhàn)環(huán)境，無人艇協(xié)同導(dǎo)航技術(shù)與傳統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)相比也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
　　本課題將從協(xié)同導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)中的多傳感器信息融合技術(shù)入手，首先對(duì)目前各國無人艇技術(shù)研究狀況進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，通過對(duì)國內(nèi)關(guān)于無人艇發(fā)展的研究分析可知，我國雖然在近幾年獲得了較大的發(fā)展，但是與美國和以色列等無人艇技術(shù)強(qiáng)國之間還存在較大的差距。就無

2、人艇的協(xié)同導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)而言，縮短其差距的方法不僅是要提高協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中的傳感器精度，而且還要改進(jìn)信息融合中的最優(yōu)估計(jì)準(zhǔn)則。所以本文主要就協(xié)同導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)多傳感器信息融合的結(jié)構(gòu)、信息來源和融合準(zhǔn)則進(jìn)行了分析和仿真比較，得出針對(duì)不同噪聲環(huán)境和不同系統(tǒng)方程的融合準(zhǔn)則優(yōu)劣不同。
　　其次，本文針對(duì)無人艇協(xié)同導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)中的信息來源進(jìn)行分析，并且根據(jù)信息特征建立了合適的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真分析。鑒于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在其協(xié)同導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)中的重要地位，本文對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的

3、原理及建模和仿真進(jìn)行了較為詳盡的分析介紹。通過對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS全球定位系統(tǒng)、DR航位推算系統(tǒng)和移動(dòng)長(zhǎng)基線定位系統(tǒng)的建模和仿真，為后文中信息融合最優(yōu)估計(jì)準(zhǔn)則的算法實(shí)現(xiàn)提供了數(shù)據(jù)來源。
　　最后，本文對(duì)系統(tǒng)導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)中信息融合最優(yōu)估計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行了仿真分析，并且根據(jù)根據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合子系統(tǒng)的特點(diǎn)分別設(shè)計(jì)了不同的卡爾曼濾波器。GPS和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行信息融合時(shí)，融合準(zhǔn)則采用線性的卡爾曼濾波器，并且通過仿真分析可以得出對(duì)于線性組合導(dǎo)航系統(tǒng)，

4、自適應(yīng)卡爾曼濾波器在計(jì)算量沒有大幅度增加的情況下，可以獲得良好的濾波效果。而對(duì)于GPS和DR信息融合系統(tǒng)，則采用非線性的卡爾曼濾波器包括擴(kuò)展卡爾曼濾波器和無跡卡爾曼濾波器。在外部噪聲為高斯白噪聲的情況下，無跡卡爾曼濾波器獲得了良好的濾波效果。但是當(dāng)系統(tǒng)噪聲和量測(cè)噪聲的統(tǒng)計(jì)特性不滿足高斯白噪聲的時(shí)候，以上兩種非線性濾波器將出現(xiàn)較大的誤差，甚至導(dǎo)致濾波器的發(fā)散。
　　經(jīng)過信息融合主要技術(shù)的研究和仿真分析可得，針對(duì)無人艇協(xié)同導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)而言