基于kalman滤波的测深系统研究

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1、基TKalman滤波的测深系统研究摘要近些年来，我国海洋相关事业飞速发展，各项水文参数成为发展中不可缺少的因素，其中水下潜器所在深度的测量无论是对海军装备的研制和海洋勘探开发都具有相当大的意义。随着电子技术、传感器技术的发展，人们对水深的实时精确测量要求越来越高。轨迹测量和压力测深是水下深度测量的两种方法，分别有着各自的优缺点，同时满足水下潜器测深的独立性和隐蔽性的要求。轨迹测量是一种完全自助式导航，根据牛顿惯性定律，利用惯性元件来测量运动物体相对惯性空间的加速度，从而在完全自主的基础上得出物体运动的姿态位置信息，但测量精度受到测量时间的限制。Ka

2、lman滤波广泛应用于惯性导航技术中，是一种在计算机上很容易实现的最优实时滤波递推算法，适合处理多变量系统、时变系统和非平稳随机过程。压力测深利用水深和压力的对应关系，使用测压元件测量压力进而计算得到水深的测深方法。在静水或深水情况下压力测深有计算简便，条件宽松的优点。但是在近水面大风浪的海况中，受风浪和流速的影响，压力测深很难快速准确的得到水深数据。本文首先对国内外已有的各种水深测量方法进行介绍和比较，重点分析影响轨迹测量和水深测压的因素。其次分别提出两种测量方法并通过多组实验对测深方法进行验证。重点讨论了Kalman滤波在测深中的应用，设计了符

3、合要求的滤波器形式和参数，研究两个测量方法间的综合，实现了过零点水深值对轨迹测深值的校对。文章的最后给出整体的系统框架，介绍了实现设计的软件结构。关键词：轨迹测量；Kalman滤波；捷联惯导系统；压力测深；流速修正摹于Kalman滤波的测深系统研究ABSTRACTInrecentyears，withthefastdevelopmentofmarinerelatedbusinessinOUrcountry，thehydrologicalpar,anetersbecomeessemialfactors，thedepthmeasurememoftheun

4、derwatervehicleisofgreatsignificancebothforthedevelopmentofnavalequipmentandmarineexploration。Aselectronictechnologyandsensortechnologydevelops，real-timeandaccuratemeasUrementofwaterdepthbecomeincreasinglydemandingtoUS．Trajectorytrackingandpressuresoundingaletwomethodsofmeasur

5、ingwaterdepth，respectively，havetheirownadvantagesanddisadvantages，whilemeettheindependenceandhidden羚qui糟mentsoftheunderwatervehicle’Sdepthmeasurement．Trajectorytrackingisacompletelyself-navigation，whichaccordingtoNewton’Slawofinertia，useinertialsensorstomeasuremotionaccelerati

6、onoftheobjectrelativetoinertialspace，resultinginmovementofobjectsdrawnofthea技itudeandpositioninformationonthecompletelyindependentbasis，However，theprecisionislimitedbythemeasurementtime．Kalmanfilteriswidelyusedininertialnavigationtechnology，isareal—timeoptimalrecursivefilterin

7、galgorithmthatisveryeasytoimplementonthecomputerforhandlingmulti—variablesystem，time—varyingsystemsandnon—stationaryrandomprocess．Pfessuresoundingusethecorrespondingrelationofwaterdepthandpressure，andthencalculatedbymeasuringthepressuredepthwithpressureelement。Inthecaseofhydro

8、staticordeepwater，pressuresoundinghastheadvantagesofsimplecal