AUV高精度组合导航技术研究

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1、哈尔滨【程大学硕士学位论文摘要本课题以实际科研项目为背景，针对水下潜器导航系统的关键技术进行研究。论文的主要工作有：在多传感器信息融合技术的基础上，重点介绍了卡尔曼滤波器的工作原理和设计方法，分析了影响卡尔曼滤波精度的几个因素，并结合工程实现方式，重点介绍了噪声协方差阵的选取和设计方法。为了使SINS／GPS组合导航系统在GPS信息不可用时，仍能提供较高的定位精度，本文重点介绍了捷联惯导系统与GPS组合导航中的预测技术，分析了卡尔曼滤波器对系统误差状态的估值效果。本文通过对不同的运动状态进行仿真实验，给出了基于卡尔曼滤波算法得到的预测误差与运动状态的关系。仿真实验表

2、明，影响SINS／GPS组合导航系统预测精度的主要因素是航向机动。并提出了在载体机动时，使用一种改进的卡尔曼滤波算法。所得到的分析结论对预测结果在SINS／GPS组合中的实际应用提供了依据，同时，车载试验表明，SINS／GPS组合导航系统在GPS信息不可用的情况下有很好的预测效果。水下自主潜器工作时，水下定位采用SINS／DVL组合模式。本文针对AUV自身特点，基于SINS／DVL组合导航工作模式，提出在航向机动时引入惯导的航向信息／DVL推位的组合导航方案，并比较了AUV常用的两种导航技术的定位精度。仿真结果表明：采用基于SINS／DVL组合导航与惯导的航向信息／

3、DVL推位相结合的方案能有效提高航行机动时的定位精度，并在整体上优于惯导的航向信息／DVL导航系统。最后，通过海上试验验证了AUV的组合导航系统模型，为AUV的实际航行提供了有力的保证。关键词：水下潜器：捷联惯导系统；组合导航；预测：罗经哈尔滨I：程大学硕十学位论文Abstractnlepaperisbasedonacertainproject．ThestudymainlydealswiththekeytechniquesofNavigationSysteminAUVMainworkisasfollows：First，Multi—sensorDataFusionte

4、chnologyisintroduced，andthentheworkingprincipleandthedesignmethodoftheKalmanfitlerisintroducedbriefly．ThemainfactorwhicheffectstheaccuracyoftheKalmanfilterisanalyzedandthemethodofhowtodesignthecovariancenoisematrixisintroduced．InorderthattheSINS／GPSintegratednavigationsystemcouldacquir

5、erelativelyhighpositioningprecisionwhentheGPSinformationisunavailable，thispapermainlyintroducestheapplicationofpredictiontechnologyintheSINS，GPSintegratednavigationsystem．andanalyzestheKalmanFilter’Sevaluationeriectonthesystemstateerror．InthisPaper，differentmotionstatessuchas血eaccelera

6、tedrectilinearmotionandcurvilinearmotionaresimulatedandtherelativitybetweenthepredictionerrorbasingontheKalmarlFilterandthemotionstateiSpresented．ThesimulationresultsindicatethatthemainfactorthataffectsthepredictionprecisioniStheheadingvariation．Furthermore，animprovedKaImanFilterisintr

7、oducedincasethatthevehicleisinmotion．TheconclusionobtainedisreferencedtoapplythepredictionresulttotheSINS／GPSintegratedsystemandthefieldtestresultindicatesthatthemethodproposedisaneffectiveapproachtoSINS／GPSintegratedsystemwhenGPSinformationisnotavailable．WhenAUVisworkingindependentl