水面无人艇组合导航系统的研究与设计

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1、东斋乂營硕主学位论文水面无人艇组合导航系统的研究与设计专业名務：化器科学与技术作者姓名：汤世松指导教师：程向红ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅＵｎｍａｎｎｅｄＳｕｒｆａｃｅＶｅｈｉｃｌｅｓｙＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｇＢＹＴ

2、ａｎＳｈｉｓｏｎｇｇＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＰｒｏｆ．ＣＨＥＮＧＸｉａｎｇｈｏｎｇＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｐ．民．ＣｈｉｎａＮｏｖｅｍｂｅｒ２０１５东南大学学位论文独创牲声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的硏巧成果。尽我所知，除了文中特别加ｌｉｌ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或揉写过的研巧成果，也不

3、包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。冰－ｓｒ．研巧生签名：／名和日期：ｂ东南大学学位论文使用授权黃明东南大学、中国科学技术信息研巧所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的。复印件和电子文档，可Ｗ采用影印本人电子文档的内、缩印或其他复制手段保存论文一致，，可容和纸质论文的内容相。除在保密期内的保密论文外允许论文被查阅和借阅公布（包括电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘

4、要等部分内容。论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研巧生院办理。水，赵‘ａ〇（Ｔ．；如曰期（ｒ研巧生签名：参和导师寐名；准：＾巧要海洋占地球表面积的７１．８％。当前，海洋资源争夺越演越烈，各国对海洋资源的重视程度与日俱增，海洋冲突亦不断升级。随着各国对海洋资源的侦查、探测、情报收集等方面作业越来越频繁，对于水面无人艇的研发也越来越受到关注。导航系统作一。为水面无人艇最重要的部分，决定着水面无人艇运行的精度和有效性捷联惯性导－ｓｓＩＮ航系统（ＳｔｒａｄｏｗｎＩ

5、ｎｅｒｔｉａｌＮａｖｉａｔｉｏｎｔｅｍＳ１Ｓ和全球定位系统（Ｇｌｏｂａｌｐｇ巧，）ｓｎ，将二者组合使用，不化ｉｔｉｏｎｉｇＳｙｓｔｅｍ０？刊是近年来两种常用的导航系统仅可Ｗ；，克服各系统单独使用的缺点，还可Ｗ充分发挥各系统的优势提高系统的精度和可靠性。本文主要研巧基于ＳＩＮＳ／ＧＰＳ的水面无人艇组合导航系统。本文主要包括抖下内容：（）对导航系统所采用ＭＩＭＵ器件进行误差分析建模与标定。推导了加速度计、１ＩＭＵ，通过磁力计和陀螺仪的标定算法，就本系统所用Ｍ并进行标定实验传统标定。

6、方法和本文使用的标定方法对比实验，验证了该法的正确性。介绍了当前各类姿（２）研巧了基于扩展卡尔曼滤波器的四元数姿态解算算法态解算方法一和，推导了种基于扩展卡尔曼滤波器的四元数姿态解算算法的状态方程Ｉ，验证了该量测方程，采用该法对所采集ＭＭＵ输出数据进行离线半物理实验验证法的正确性。ＳＮＳ／ＧＰＳ姐合导航算法仿真验证ＳＩＮＳ／ＧＰＳ的松组（３）对本文所用的Ｉ。介绍了合与紧姐合导航算法，针对基于速度与位畳的ＳＩＮＳ／ＧＰＳ松组合导航方式，推导了采用速度与位置的ＳＩＮＳ／ＧＰＳ的松組合导航

7、系统算法，最终给出在非组合条件下与采用Ｓ的Ｓ／ＧＰＳ组合的条件下的对比仿真，仿真结果表明，采用Ｓ的Ｓ／ＧＰＳ沮合导航的方式能够使系统精度和可靠性得到提高。（）。对所设计系统进行器４设计并验证了水面无人艇組合导航系统和主控系统，绘制了水面无人艇组合导件选型，设计了水面无人艇沮合导航系统和主巧系统电路。对所设计水面无航系统和主控系统ＰＣＢ图，给出了组合导航系统的软件方案设计可行性。人艇组合导航系统和主控系统进行试验，试验结果验证了所设计系统的关巧词！ＳＩＮＳ／ＧＰＳ组合导航；水面无人艇：

8、扩展卡尔曼滤波；姿态解算；标定Ｉ东南大学硕±学位论文Ａｂｓｔｒａｃｔ＇ｍａｎａｃｃｏｕｎｓｏｒｕｒｆａｃｅ．ｏｗｉｓｂｅｃｏｉｎＯｃｅｔｆ７１．８ｐｅｒｃｅｎｔｏｆｔｈｅｅａｒｔｈｓｓＮ，ｉｔｇｉｎｃｒｅａｓｉｎｌｆｉｅｒｃｅｃｏｍｅｔｉｔｉ饼１ｆｏｒｍａｒｉｎｅｒｅｓｏｕｒｃｅ义Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｔ