船舶MEMS微惯导网络精度技术研究

为了减少误差积累,提高导航精度,通过船舶上的CAN总线网络,利用高精度主惯导系统对低精度的MEMS微惯导系统进行在线修正。根据微惯导网络系统姿态角的误差模型,将惯导系统的角速率输出值作为量测信息设计卡尔曼滤波器,对姿态角修正算法进行了仿真运算,估计出了MEMS微惯导系统姿态角误差。     

水下移动静默节点时间同步算法研究

针对同步式测距定位系统的时间同步难题,建立了时间同步误差模型。基于水下航行器在移动沉默状态下同单信标进行时间同步的限定条件,提出2种水下航行器在移动静默状态下同单信标进行时间同步的算法。建立了传播时延变化量同水下航行器运动状态的对应关系,利用单信标测距定位算法实现水下航行器定位的同时给出时间同步误差的估计。仿真结果表明:2种算法均能有效减小时间同步误差,且能容忍声速误差带来的测距误差。     

船舶航向控制电子保持系统的误差补偿方法

船舶在航行过程中,受到导航与风速因素的影响,船舶航向控制电子保持系统会出现误差。为了修正误差会采用补偿的方法对其误差值进行修正。但是,传统的补偿方法仅能针对一种干扰因素造成的误差进行补偿修正,无法有效对船舶误差进行彻底补偿。因此,提出船舶航向控制电子保持系统的误差补偿方法研究。针对风速导致的误差进行风速解算模型与补偿计算,并对导航误差进行船舶惯导姿态更新计算,从而实现对误差的彻底补偿。通过仿真数据实验对提出方法的补偿有效率进行验证。     

长航时捷联惯导系统综合校正方法

针对捷联惯导系统长时间工作时导航误差随时间发散的问题,提出一种适用于长航时捷联惯导系统的综合校正算法.首先建立了惯性系下的φ方程,在此基础上推导了陀螺误差引起的惯性系下φ角增量表达式,并通过φ角增量与观测量（位置误差和航向误差）之间的关系,建立起陀螺误差与观测量之间的关系,进而利用不定期获取的参考位置和航向信息计算陀螺漂移并进行修正.理论和实验分析表明,所提出的综合校正方法明显地抑制了捷联惯导误差随时间的发散,可有效提高长航时捷联惯导系统的导航精度,且该方法不受载体运动和纬度变化的影响,具有很强的工程实用价值.     

解析式惯导系统线性分析

静电陀螺是一种高精度陀螺仪,用静电陀螺组成的惯导系统目前已经开始在舰艇和飞机上得到应用。考虑到对静电陀螺加精确的控制力矩目前尚有困难,所以一般利用静电陀螺组成解析式惯导系统。本文从线性动力学方程出发,讨论了经补偿后剩余的陀螺常值漂移、与重力加速度g一次方成比例的漂移以及加速度计零位误差对系统的定位误差、方位误差以及数学平台相对垂线偏差的影响,并利用计算机进行模拟,比较了水平阻尼和全阻尼状态下系统的精度。分析结果表明,尽管在解析式惯导系统中,陀螺常值漂移被地球自转所调制,使纬度误差的传播有发散趋势,但如果将漂移控制在0.001度/小时,则系统的定位误差将小于0.1海里/小时。     

一种基于移动矢径的单信标测距定位算法

针对水下航行器利用移动单信标进行同步式测距定位时受初始位置误差和声速误差影响的问题,给出一种基于移动矢径的单信标同步式测距定位算法。参考移动矢径的概念建立了移动单信标测距定位模型,利用扩展卡尔曼滤波算法实现了定位滤波算法的设计。仿真和试验结果表明:本文算法可以有效减小初始位置误差带来的定位误差,并对未知声速误差进行实时估计,显著提高了水下航行器的定位精度。     

小尺度水下多信标定位系统设计

本文设计了一种基于短基线的、适用于小尺度水域(目标在工作范围200m以内)的水声定位系统。系统主要由8通道信号采集设备、水声接收基阵和水下信标组成,通过基阵与信标之间收发的声信号,来完成对信标的定位。声信号为6阶的m序列伪随机码,其产生与发射由MSP430单片机控制。利用码分多址技术区分多个信标发出的声信号,并结合8通道的水声数据,通过匹配滤波的方法获取各声信号的传播时间,最后采用牛顿迭代法求解定位方程,获取信标位置。信标的设计制作费用在一百元以内,成本较低可即用即弃,省去了复杂的信标回收工作。模拟海洋环境的情况下的测试分析显示,该系统的作用距离与定位精度可满足小尺度定位的要求。     

基于BP神经网络的舰船组合导航算法研究

针对GPS/惯导组合导航系统的滤波定位算法,文章提出利用BP神经网络,用其输出修正组合导航滤波输出结果,提高组合导航系统的定位精度。通过仿真试验表明滤波的效果对导航精度有所提高,同时也说明了该方法是可行的、正确的。     

舰船惯导水平姿态误差动态自主评估与补偿方法

针对海上舰船惯导长时间工作而又无法获得外部导航校准信息、无法评估惯导水平姿态误差问题,提出利用惯导自身信息实现水平姿态误差评估与补偿的新方法。根据舰船稳速直航状态下的实际加速度值近似为零的特点,分析惯导等效加速度和惯导速度误差与水平姿态角误差之间的关系,建立海上舰船惯导水平姿态误差自主评估模型。仿真实验分析结果表明,提出的水平姿态误差动态自主评估与补偿方法,在不依赖外部导航信息条件下,实现惯导水平姿态误差动态自主评估与补偿,在给定的仿真实验条件下,水平姿态角误差最大值和振荡范围均减小了75.8%,有效提升了舰船惯导的水平姿态精度。     

基于卡尔曼滤波的潜器运动状态观测器

该文以某型潜器为研究对象,通过对潜器的运动方程线性化,用卡尔曼滤波预测潜器运动状态量,并根据实际的输出量（量测值）来修正预测值,得到估计的状态量。仿真结果表明,量测输出精度越高、潜器运动状态变化越慢,观测器的估计误差就越小。