超短基线定位误差综合分析及实验

在超短基线水下定位过程中,海洋噪声的存在、工作环境的变化以及设备安装等方面都会引起定位误差,这些误差的传递致使定位误差在超过几百米后增长很快,致使有效定位距离不能太远,限制了超短基线在水下定位作业中的应用范围。文章对超短基线水下定位系统误差的来源进行了综合分析,并进行了水声定位误差综合实验和实验数据处理分析,对超短基线定位误差进行了综合评估。通过对超短基线定位误差来源中粗差和系统误差的分析并开展相应实验,同时对实验结果数据进行深入的处理和研究,提出了改善超短基线水下定位性能的几种方法。     

基于改进递归最小二乘估计的潜器轨迹预测

由于海流、温度、海底地形等深海环境因素影响,同时存在潜航器自身推进器扰流、母船螺旋桨扰流等因素,超短基线（USBL）作为深海水下潜航器通信定位的系统存在通信延迟不一、异常值随机出现等问题。当潜航器与母船之间的水平夹角小于USBL自身的通信角,潜航器与母船无法实时通信,由此带来一定潜航器与船体的碰撞风险。针对上述问题及风险,提出基于改进的递归最小二乘法估计的潜航器水下轨迹预测方法,可有效降低测量扰动的影响,对航行轨迹进行预测。     

长基线浮标级联阵高精度跟踪定位算法研究

针对声速装订误差和阵位测量误差对长基线浮标级联阵定位精度影响较大的问题,提出了新型的等效声速预报模型和迭代声速修正定位解算模型.仿真和试验表明,采用该定位解算模型可有效提高长基线浮标级联阵的跟踪定位精度.     

基于北斗双星系统的模糊度求解算法

快速而准确地确定整周模糊度是实现双星定向的关键所在.北斗双星系统由于其自身的一些特性,其模糊度求解无法直接应用模糊度映射函数技术、最小二乘搜索技术和快速模糊度解算等针对多星系统的模糊度解算方法.基于双星定向数学模型和等效旋转基线法的思想,针对普通旋转基线法存在的缺陷,提出了等效两次旋转基线法求解模糊度的算法.该算法只需要使基线随载体转动两个较小的角度,经过一系列运算.就可求得模糊度.算法结构简单,操作方便.     

一种时间校准方法及在航运信息处理中应用

传统的AIS与雷达目标信息融合中时间校准算法的计算存在复杂度高,融合精度低的缺点,且AIS和雷达的采样信息容易发生错漏的现象。针对上述问题,提出了一种基于最小二乘准则的时间校准算法。该方法的基本思想是采用样条函数对各传感器的采样数据进行拟合,并基于最小二乘准则在样条函数类中找出一函数使其满足拟合误差平方和最小的要求。与传统的方法相比,计算机仿真结果验证了新方法在计算复杂度上和融合精度上的有效性。     

一种双体船片体龙骨线测量数据的处理方法

文章针对小型双体船,提出一种片体龙骨线测量数据的处理方法。在基于等精度测量的基础上,利用线性最小二乘法和测量误差处理原则,通过对任意2次龙骨线数据相对差的直线拟合,得到片体龙骨线相对变形量、相对平移和相对扭曲角度。该方法可用于船舶完工阶段和修理过程船体龙骨线测量数据的处理。     

非均匀采样潜艇耐压壳体测量数据处理方法

在役潜艇的建造和修理需要检测其耐压壳体的截面圆度,因现场条件限制或多设备融合测量,测量采样点经常呈现非均匀性,导致最小二乘圆拟合的结果与实际情况不符,研究旨在减小非均匀采样带来的影响,提高拟合圆的精度。基于非均匀采样定权提出一种非均匀采样加权总体最小二乘圆拟合方法,同时考虑观测向量和系数矩阵都有扰动,用于潜艇耐压壳体测量数据的处理。通过对4种不同预设形状的采样分析数值实验表明,该方法能提高非均匀采样情况下圆拟合的精度,但当随机误差加大至1.5 mm,该方法不能完全优于最小二乘法。非均匀采样加权总体最小二乘圆拟合法计算得到的圆心偏差及半径偏差都比最小二乘法的结果更小,具有较好的工程实用价值,可用于在役潜艇耐压壳体圆度测量非均匀采样时的圆拟合计算。     

基于联合平差的船台测量场标定方法研究

针对船台测量场中由测量误差和算法误差所引起的公共点位置偏差,本文采用联合平差算法实现船台测量场的标定,该方法基于最小二乘原理和条件平差给出船台测量场公共点位置的误差方程和约束条件方程,并根据此方程得到满足船台测量场公共点位置误差最小的坐标转换参数求解方法。实验结果证明,该方法有效减少了利用多级转站方法构建船台测量场时的公共点位置误差。     

遗传算法在船舶建模与控制中的应用

通过分析基本遗传算法存在的问题对其进行改进。利用高级遗传算法对船舶运行模型中的参数进行控制,并且对航行过程遇到的干扰噪声进行处理,最后通过仿真实验对本文设计的算法和最小二乘法进行比较,实验结果表明,即使在噪声干扰下,本文算法识别精度仍然高,并且对激励的要求限制小。     

基于协同目标的绝对配准

针对舰载三维传感器的偏差估计问题,提出一种基于协同目标的传感器偏差估计方法,根据协同目标在空间探测中的迭合条件,运用一阶泰勒展式推导出传感器的距离、方位、俯仰偏差和平台姿态误差的线性化公式,利用最小二乘法在线估计出各个偏差量,并实时进行修正,仿真结果验证上述方法的有效性.     

磁流变阻尼器双曲正切模型参数辨识方法

只有实验数据条件下,如何高效精确地识别磁流变阻尼器动力学模型参数,是一个亟待解决的问题。针对该问题,本文从双曲正切模型出发,在磁流变阻尼器力学特性实验的基础上,提出遗传算法与非线性最小二乘算法结合的方法进行参数识别,并利用simulink工具箱进行数值仿真验证。结果表明：遗传算法与最小二乘算法结合的方法识别精度高,速度快,拟合的结果和辨识的模型均能满足要求。     

磁流变阻尼器双曲正切模型参数辨识方法

针对试验数据条件下如何高效精确地识别磁流变阻尼器动力学模型参数这一问题,从双曲正切模型出发,在磁流变阻尼器力学特性试验的基础上,提出遗传算法与非线性最小二乘算法结合的方法进行参数识别,并利用Simulink工具箱进行数值仿真验证。结果表明:遗传算法与最小二乘算法结合的方法识别精度高、速度快,其拟合的结果和辨识的模型均能满足要求。     

舰艇声速梯度仪检测校准装置设计与实现

文章针对舰艇声速梯度仪存在的检测校准缺乏专用装置、现场实施难、准确度低等问题,提出利用成熟技术研制舰艇声速梯度仪检测校准装置方案,从而实现对声速梯度仪快速、准确的检测校准,满足设备日常维修使用的需求。     

一种改进的最小二乘滤波法

最小二乘滤波方法常被用于对低速目标的跟踪滤波。本文通过对最小二乘滤波法的系数矩阵性态的分析,指出在一定的条件下,最小二乘滤波法是不稳定的,并给出了一种稳定的改进的最小二乘滤波法。     

基于正弦函数处理新息的船舶模型参数辨识新算法

[目的]当船舶试验数据样本少时,将面临难以快速、准确辨识船舶模型参数的难题。[方法]基于最小二乘系统辨识算法,采用正弦函数处理新息,提出一种基于正弦函数非线性新息处理的船舶模型参数辨识算法。以"育鲲"船为例进行仿真实验,在只有26组辨识数据的情况下,对比最小二乘法和非线性新息改进最小二乘法的模型参数辨识效果,并利用"育鹏"船对所提算法的有效性进行验证。[结果]结果表明:与最小二乘法相比,非线性新息改进最小二乘法的模型参数辨识精度提升了15%左右。[结论]研究结果可为小样本数据情况下的船舶模型参数辨识提供参考。     

无姿态补偿的水下信标绝对位置传递研究

文章介绍了长基线系统(Long Baseline)相对和绝对校准工作,分析了姿态补偿纵摇(Pitch)和横摇(Roll)对水下信标定位精度的影响机理,对无姿态补偿的绝对位置传递的可行性进行了可行分析研究,给出了基于最小二乘的信标位置计算方法。分析计算了Pitch和Roll的影响。对比了计算得到的无姿态补偿的结果与有姿态补偿结果符合情况及差异,得出了无姿态补偿计算结果可信的结论。该方法满足大多数水下定位作业的要求。利用该方法进行了海上实地测试,验证了通过多个水下信标构成的基阵,在进行相对校准和绝对校准后,在无姿态补偿情况下亦可以完成水下构件安装等高精度水下工程。     

一种改进的最小二乘滤波法

最小二乘滤波方法常被用于对低速目标的跟踪滤波。本文通过对最小二乘滤波法的系数矩阵性态分析，指出在一定的条件下，最小二乘滤波法是不稳定的，并给出了一种稳定的改进的最小二乘滤波法。     

舰用防爆型氧气探测器的温度补偿方法

常规氧传感器的透氧膜对温度变化比较敏感,受其影响显著线性度较差.针对在高温、高湿、高盐雾腐蚀等船用条件下,防爆区内宽温范围探测的氧气探测器如何满足精度要求的问题,本文论述了采用硬件补偿方式对电化学氧传感器进行温度补偿的方法,使氧探测器能较为精准的测量不同温度下的氧浓度,并在讨论部分提出了软件补偿方式--最小二乘法进行氧传感器温度补偿.通过对该硬件补偿方法进行线形度测试、高低温试验等测试,证明其很容易实现不同温度下的氧气浓度的精确测量;并且通过分析可知,将最小二乘法应用在氧传感器的温度补偿方面具有很高的可行性.     

潮位相关分析中的最小二乘法研究

在潮位相关分析中,若2个相关变量均存在误差且几率相仿时,应用传统最小二乘法可能获得不甚合理的线性相关结果,所拟合的直线不具备可逆性。文中从直线拟合的数学定义出发,探索潮位相关分析中的最小二乘法问题。初步应用研究表明,文中提出的方法可以有效地解决传统最小二乘法在线性相关分析中出现的不合理现象,使分析结果与实际符合良好,回归方程具有良好的可逆性。     

船用自动识别系统在物联网及VTS中应用的关键技术研究

物联网技术和船舶交通管理系统VTS在保障船舶安全方面发挥着重要作用,但其在船舶识别功能上的局限性导致无法适应航运业安全的需求,船用自动识别系统能够解决目前存在的问题,提高船船、船岸间的信息交互能力。本文深入研究递推最小二乘算法,并结合最优加权算法,提出动态信息融合模型,有效减少测量误差,提高系统精度。