卡尔曼滤波技术在潜艇组合导航中的应用研究

高精度的导航定位是潜艇研究中所面临的主要难题之一。采用GPS辅助的INS/DVL组合导航是目前潜艇的主流导航模式。当前实现GPS/INS/DVL组合导航的技术主要有航迹推算和卡尔曼滤波。本文将卡尔曼滤波技术应用于潜艇组合导航,并把EKF与传统的DR方法进行了仿真比较研究。结果表明,EKF的估计精度较高。     

基于SINS/DVL/GPS的AUV组合导航标定方法的研究及其误差分析

为了进一步提高自主水下航行器(AUV)捷联惯导(SINS)与多普勒计程仪(DVL)组合导航定位精度,需要准确标定出SINS与DVL之间的安装误差角以及DVL的刻度系数。论文系统的介绍了组合导航系统的标定方法和流程,最后分析了组合导航系统的误差来源。     

基于惯导DVL的船舶组合导航系统开发

船舶组合导航系统中包含了多种导通装置,以保障船舶在复杂环境下的航行安全,而常见的有基于惯性导航的多普勒雷达系统(DVL),该系统具有一定的冗余特性,能够显著提高船舶导航的精确度。本文建立船舶组合导航姿态控制系统的数学模型,得到该模型的误差量,介绍硬件设计流程,对导航数据的处理过程进行研究,最后根据组合导航系统的要求,实现DVL惯性导航系统的功能。     

SVR辅助SINS-DVL的水下机器人组合导航方法

多普勒计程仪(DVL)在水下导航系统应用越来越广泛。当海底环境发生变化时,DVL会发生数据刷新频率不稳定,数据无效等情况。为了提高导航的可靠性,本文提出了一种变训练集的SVR回归方法,对DVL的数据进行预测。根据水下机器人的速度变化率和加速度变化率调节训练集大小。把捷联惯导(SINS)的东向和北向速度作为输入,DVL东向和北向速度作为输出对模型进行训练。根据SINS的数据输出频率,选取合适的预测数据输出频率进行仿真。仿真发现算法有效地提高了SINS/DVL组合导航的精度,并在DVL数据无效时,有效地抑制误差,提高导航系统的稳定性。     

基于地形熵和ICCP算法的水下辅助导航组合方法研究

基于ICCP算法的水下地形辅助导航可以很好地弥补INS长期误差积累的缺点.但ICCP算法在INS初始误差较大情况下易发散,为解决这个问题,提出用地形熵和ICCP算法的组合方法,即先用地形熵算法做粗匹配来降低INS的初始误差,用ICCP算法进行精匹配得到最佳匹配位置,在粗匹配阶段采用动态门限法,在精匹配阶段引入滑动窗口,这样可提高组合算法的快速性.仿真结果表明,组合算法是正确的和有效的.     

置信检验自适应联邦卡尔曼滤波及其水下机器人组合导航应用

[目的]为解决载体受到扰动时组合导航精度下降的问题,提出一种基于置信检验自适应联邦卡尔曼滤波(CC-AFKF)框架.[方法]首先,将电子罗盘(EC)、全球定位系统(GPS)与惯性导航系统(INS)相结合;其次,构建置信检验模型,有效滤除INS/GPS和INS/EC子系统中低置信度的量测值,保证量测值的准确性;最后,提出...     

基于AKF的组合对准方法在AUV中的应用

针对水下航行器(AUV)初始对准过程中,由于惯性测量器件的测量精度不高,导致系统自对准的精度不高的问题,提出在初始对准阶段采用DVL辅助的组合对准方法,引入 DVL提供的速度信息提高对准的精度.建立AUV中系统的状态方程和观测方程,同时为解决噪声不确定导致滤波器发散的问题,提出将自适应卡尔曼滤波(AKF)用于组合对准中.通过采集到的实验数据验证基于AKF的组合对准方法的精度比较高,将其用于AUV的初始对准中是可行的.     

基于自适应滤波器的AUV组合导航系统研究

为满足自主式水下航行器(AUV)应对水下复杂环境和水下高精度导航的需求,提出了捷联式惯性导航系统(SINS)、多普勒计程仪(DVL)、磁罗经导航系统(MCP)和地形辅助导航系统(TAN)的水下组合导航系统方案,设计了一种基于BP神经网络的自适应滤波算法,建立了卡尔曼滤波器的线性滤波方程和导航传感器的量测方程,根据数学模型进行仿真实验。仿真结果表明,导航传感器和基于神经网络的自适应滤波技术的应用大大提高了AUV的导航精度和自适应能力。     

北斗／INS 组合导航滤波算法的研究

为了提高北斗定位系统定位定姿的精度及性能,利用惯性导航系统（inertial navigation system ,INS）姿态信息进行辅助,建立BDS／INS组合定位算法。通过INS输出信息与BDS观测信息紧组合的方式,以北斗导航卫星系统的伪距以及伪距率作为子系统状态量,利用卡尔曼滤波方法将卫导观测信息与惯导导航参数融合在一起进行计算。通过实际仿真实验表明,相比于原系统算法,组合后的算法能有效地提高BDS定位的精度和成功率。     

一种基于双模型的低成本多AUV协同定位方法

[目的]针对多自主水下航行器(AUV)上装备的惯性导航系统(INS)和多普勒速度计程仪(DVL)失效或未配备的情况,结合传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)估计,提出一种基于双模型的协同定位方法。[方法]建立相对运动模型和双领航状态空间模型,通过水声通信,利用相对运动模型估计跟随AUV的速度信息,再应用双领航模式的多AUV协同定位状态空间模型,进一步提高协同定位系统的鲁棒性和准确性,利用海试数据进行半实物仿真验证。[结果]结果表明,基于双模型的主从式多AUV协同定位方法,能够在跟随AUV上没有INS和DVL的情况下,实时估计跟随AUV的位置。[结论]该方法能够保障协同定位系统定位精度在允许的范围内,降低多AUV协同定位系统的成本。     

AUV中SINS/DVL组合导航技术研究

针对水下自主潜器的特点，重点介绍一种采用捷联惯导系统与多普勒计程仪的组合导航技术。通过引入多普勒计程仪提供的绝对速度，提出了输出校正与反馈校正相结合的混合校正集中卡尔曼滤波方案，仿真结果证明该方案可有效提高系统导航精度。     

Research on integrated navigation method for AUV

The principles of the SINS/DVL integrated navigation system are introduced, and the compass status accuracy is compared. When the heading is changed, the dead reckoning algorithm using the heading information of the SINS （Strapdown inertial navigation systems） and DVL （doppler velocity log） is adopted to substitute the SINS/DVL integrated system. The simulation results show that the method can improve the accuracy of integrated navigation system when AUV （autonomous underwater vehicle） is in motion.     

重力辅助导航的拐点判据算法

通过对重力场特征参数进行研究，发现重力场特征参数曲线拐点与重力匹配有效的区域有内在联系，提出了一种基于拐点判据的重力辅助导航算法，该算法运用拐点选择和拐点扩充机制，对重力场特征曲线拐点进行选择和扩充，得到重力有效匹配区域，在惯导／重力／计程仪组合导航系统仿真机上进行仿真试验，试验结果表明：该算法能对重力匹配区域做出较好的判断，能有效提高重力辅助导航系统的精度。     

基于DSP的船舶电力推进系统滤波装置控制器设计

小型船舶电力系统中非线性负载多、谐波污染严重。针对这一情况,本文设计一款基于DSP的电力系统滤波装置控制器,该控制器结构简单,稳定性好,实验证明该控制器能有效降低谐波污染,具有一定实用价值。     

采用状态参数辨识的惯性导航系统故障检测方法研究

针对惯性导航系统故障维修时间长的问题,提出了采用卡尔曼滤波器估计系统内部状态和参数,采取z。检验法来确定系统量测信息的有效性的方法,给出了滤波器设计需要的系统状态参数。在某型惯性导航系统故障维修中验证了通过采用卡尔曼滤波器对系统内部参数进行估计,可以提高故障诊断的效率。     

INS辅助GPS接收机及其对伪距测量精度的影响

GPS接收机通过测量伪距进行载体位置的解算,而伪距测量精度与接收机的码延迟锁相环带宽有关。为了提高GPS接收机伪距测量精度,通常采用INS辅助、码/载波跟踪环技术。根据以C/N0为基础的伪距测量方差,分析INS辅助GPS接收机原理,研究INS辅助对接收机伪距测量精度的影响。在复杂电磁环境下,INS辅助GPS接收机是组合导航发展的方向,特别是紧耦合INS/GPS组合模式。     

舰船综合导航系统多通道数据测试及精度评定系统

针对综合导航系统信息种类繁多,测试困难的特点,以Labview为软件开发平台设计了舰船综合导航系统多通道数据采集及精度评定系统。根据系统信息输出协议,设计了系统数据解码和误码检测算法,实现了综合导航系统输出数据的实时、准确采集。针对综合导航系统各分系统的信息种类和误差特性不同,利用采集的GPS卫星导航设备的速度、位置输出为参考,以MS860测姿系统的输出为姿态参考,设计了惯导系统、平台罗经等自主性导航设备精度评定算法,对其精度进行评定。系统成功应用于某新型惯导的精度评定海试试验。     

区间平滑在船用INS/GPS姿态组合导航系统事后评估中的应用

组合导航系统事后区间平滑算法处理数据精度较在线滤波算法高,通常以经过事后处理的惯导状态信息作参考,对中低精度的舰船导航设备工作性能进行评估。在以速度、位置作为观测量的INS/GPS量测方程的基础上,增加姿态外部修正信息,采用固定区间平滑算法进行处理得出高精度的评估数据,进而分析舰船导航设备的数据输出精度。仿真分析结果表明,增加姿态信息并结合固定区间最优平滑算法的处理方法,可以使系统的姿态测量精度获得大幅度提高,并能克服最优滤波对平台误差角初期估计精度低的缺点,可以作为一种评估舰船导航设备工作性能的事后分析方法。