卡尔曼滤波在长基线水下定位系统中的应用地研究及实现论文

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1、万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文卡尔曼滤波在长基线水下定位系统中的应用研究与实现硕士研究生：姬长琳指导教师：郑翠娥讲师学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2014年2月27日论文答辩日期：2014年3月15日学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchandRealizationofKalmanFilteronLBLUnderwaterAcousticPositioningSystemCandid

2、ate:JiChanglinSupervisor:Lecturer.ZhengCuieAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSubmission:Feb.27,2014DateofOralExamination:Mar.15,2014University:HarbinEngineeringUniversity万方数据万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方

3、法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论

4、文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据万方数据卡尔曼滤波在长基线水下定位系统中的应用研究与实现摘要长基线水下定位系统是以声学定位导航技术为基础的定位导航系统，它可实现在局部海域中对水下航行器的精确定位与导航。系统利用水下航行器至各海底应答器的信号传播时延，解算水下航行器的空间坐标，实现系统对水下航行器的定位功

5、能。但由于受水下信道的复杂多变性和定位系统性能的影响，时延测量值往往存在以下几种情况的误差：大量级误差、小量级误差和无效时延，这会导致系统定位精度较低。卡尔曼滤波是一种常用的数据处理技术，它以线性最小方差为准则，实现被估计量的最优估计。它能够对存在误差的时延数据进行有效的处理，剔除大量级误差，预测无效时延，提高系统定位精度。本文根据长基线定位系统的特点，提出了一种基于反馈式卡尔曼滤波的定位算法，并完成该系统显控软件的设计与实现。本文针对长基线水下定位系统，研究了如何建立系统滤波状态方程和量测方程，并研究如何合理的选取滤波初值和滤波参数，最后提出了一种具有时延和位置信息反馈的卡

6、尔曼滤波算法。算法利用误差小的时延信息解算目标位置，利用解算的目标位置反解时延，来修正误差大的量测时延值，将时延和位置信息进行不断反馈，起到相互修正的作用，能够有效提高系统定位精度和定位稳定性。显控软件利用LabWindows/CVI软件开发平台开发，采用多线程编程技术和模块化软件设计思想进行实现。软件主要功能有：提供友好的人机交互界面；实时控制系统运行，协调整个定位系统的工作；通过串行接口，实现与外部设备的数据与命令的通信；实现基于反馈式卡尔曼滤波的长基线定位算法；实现信息显示、数据存储和回放功能。本文从显控软件的功能需求出发，详细叙述了软件各个功能模块的实现。软件经过测试

7、，功能正确完善，运行稳定可靠，能够满足系统需求。关键词：长基线定位；卡尔曼滤波；时延位置反馈；显控软件；LabWindows/CVI万方数据哈尔滨工程大学硕士学位论文万方数据卡尔曼滤波在长基线水下定位系统中的应用研究与实现ABSTRACTTheLongBaselineUnderwaterAcousticPositioningSystemcanrealizetheunderwatervehiclehigh-precisionpositioningandautonomousnavigationinlocal