基于卡尔曼滤波的地形辅助导航

利用海底地形辅助导航是水下载体导航技术致力研究的新方向。该文利用多波束测深系统测量真实地形数据,在此实测地形图的基础上,采用ICCp算法为对准匹配算法,得到水下载体的最佳匹配位置,提高水下载体的导航精度。并利用仿真以平台式惯导系统为例,用卡尔曼滤波对惯导系统误差进行最优估计,取得了较好的效果。     

海底地形辅助导航SITAN算法的改进

利用海底地形辅助导航是水下载体导航技术致力研究的新方向,在利用多波束测深系统测量真实地形数据的基础上,采用SITAN算法作为对准匹配算法,对传统的SITAN算法加以改进,进行仿真计算,得到水下载体的最佳匹配位置,以提高水下载体的导航精度.仿真结果表明,改进后的SITAN算法更能满足导航的精度要求.     

基于组合算法的水下地形辅助导航性能分析

针对目前水下地形辅助导航性能在单一算法下受多因素影响而无法得到最佳发挥的问题,采用双线性插值法制备了相应分辨率的水下数字地图,采用地形轮廓相关匹配(TERCOM)算法和基于直接概率准则的质点滤波(PMF)算法组成的组合匹配算法,较为全面地仿真分析了潜航器航速、测深误差、航向误差、航速误差、初始位置偏差和水下地形特征等诸多因素对导航性能的影响规律,对组合算法在复杂条件下的应用性能进行了剖析。仿真结果表明,在复杂条件下组合算法具有较强的稳定性和抗误差性,通过合理地选择应用参数,可有效降低匹配误差,提高导航性能,研究成果可为匹配算法在水下导航工程实践中的应用提供参考。     

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.     

重力场辅助水下导航仿真及分析平台的构建

基于Simulink工具对重力场辅助水下导航仿真及分析平台进行了详细设计,并对平台各模块的原理、建立过程和细节进行了详细介绍,形成了从基础重力格网数据库构建、匹配算法设计到最终性能评估的完整的重力场辅助水下导航仿真体系.该平台集成了现阶段比较优秀的重力场网格插值模型和匹配算法模型,只需要简单地对相应的算法Matlab函数进行修改就能方便地进行对比研究,是进行重力场匹配导航实验研究、演示验证的有力工具.     

水下地形测量技术发展述评

回顾传统水下地形测量技术,重点介绍GPS技术、水声定位技术、多波束测量技术等的进展情况.     

基于H_∞滤波技术的重力辅助导航仿真研究

因无法对系统模型和噪声模型精确建模导致Kalman滤波器精度较低或发散问题,本文将H∞滤波理论引入重力仪/INS组合导航系统。文中首先给出了最优H∞范数的计算方法,解决了过去根据经验或多次试验确定该值的问题。组合导航系统包含位置、速度和姿态9维状态误差,利用重力仪实测重力异常与INS指示位置地图重力异常值之差作为观测信息对系统进行H∞滤波。仿真实验表明,该方法可极大地改善组合导航系统的鲁棒性和可靠性,明显提高系统的导航精度,减小滤波系统的阶次,加快对系统状态的滤波估计,对工程实际应用具有重要意义。     

海底地形辅助导航全面仿真技术研究

介绍了利用纯软件仿真的海底地形辅助导航系统(STAN),对系统体系结构、水下运载体、捷联式惯性导航系统、测深测潜仪、导航精度分析与评价以及电子海图与航迹规划等进行了综合研究,分别建立了相应的系统模型和数学模型并用VC 语言进行了实现。经过多种海底地形匹配算法的运行检验,系统设计合理,易于扩展和维护,实现了对STAN系统的原理和功能验证,为STAN系统工程化、实用化提供了一定的理论依据。     

船舶自动测深系统在海底地形绘制中的应用

海洋蕴藏着丰富的化石燃料资源、稀有金属资源等,与此同时,海上资源的开采受限于水深和复杂海底地形环境等因素。本文研究的对象是基于船舶自动测深系统的海底地形绘制技术,首先介绍了船舶自动测深系统的工作原理和系统组成,然后基于多波束自动测深系统和信号滤波器,开发了海底地形绘制技术,并对海上地形绘制的主要特征参数进行了详细介绍。     

多波束测深系统在水下检测码头接缝中的应用

为探索多波束测深系统在水下检测码头接缝的效用和技术特点,对在建的沉箱码头岸壁开展水下检测现场试验。针对检测对象的特点,改进了多波束测深系统的安装方式和设置,对采集的数据提取点云图进行分析,并对接缝宽度进行水下摄像验证。结果表明,接缝宽度检测的分辨率与船速、波束的发射频率、探测距离等因素有关,且在作业时应力求船舶的航行姿态平稳和匀速航行以保证检测质量。该系统在水下检测时能获得三维点云数据,可直观反映接缝的整体形态,为码头水下接缝检测提供了一种新方法。     

基于惯性导航/地磁的水下潜器组合导航定位方法

针对水下潜器长时间水下航行的隐蔽性且定位精度不高的问题,提出了一种基于惯性导航/地磁的组合导航系统。建立了惯性导航/地磁组合导航系统模型,并且利用卡尔曼滤波算法对系统进行滤波。最后通过仿真实验表明,该组合导航系统能够有效弥补单惯性导航系统精度发散的不足,提高了导航精度,实现了水下潜器的精确导航。     

Simulation platform of navigation system for autonomous underwater vehicle

1 Introduction1 It is hoped the Autonomous Underwater Vehicle (AUV) can be fully autonomous, but the basis of this hope is that AUV can navigate and position accurately.Inertial navigation is the main navigation method for AUV, but accumulative error of t…     

内河航运CORS系统动态测试新方法

随着CORS技术的发展以及航运定位精度要求的提高,我国内河亟需建立各自的航运CORS系统,而传统的CORS系统精度测试无法全面反映系统实际精度。提出了一种基于内河航运CORS系统的动态测试新方案,顾及了用户实际需求和内河航运CORS系统的特点,并以长江干线连续运行参考站系统测试为例,验证该测试方法的可行性,分析讨论测试结果,为内河航运CORS系统的测试提供新的思路。     

基于UT变换改进多模型滤波的水下航行器导航方法

为了提高水下航行器组合导航系统的精度,针对滤波算法存在较大的截断误差和累积误差等问题,提出了一种基于无迹变换改进多模型滤波算法,并利用辅助信息对估计结果进行修正。首先通过无迹变换产生Sigma点对非线性测量方程进行近似,构造伪观测量进行偏差估计,然后利用基于加权因子的辅助信息融合算法,消除累积误差,进一步提高系统估计精度,最后给出算法的实现过程。仿真结果表明:与常规的多模型滤波算法相比,本文方法提高了估计精度。     

一种基于模型的水声弱信号检测方法(英文)

Detection of weak underwater signals is an area of general interest in marine engineering. A weak signal detection scheme was developed; it combined nonlinear dynamical reconstruction techniques, radial basis function (RBF) neural networks and an extended Kalman filter (EKF). In this method chaos theory was used to model background noise. Noise was predicted by phase space reconstruction techniques and RBF neural networks in a synergistic manner. In the absence of a signal, prediction error stayed low and became relatively large when the input contained a signal. EKF was used to improve the convergence rate of the RBF neural network. Application of the scheme to different experimental data sets showed that the algorithm can detect signals hidden in strong noise even when the signal-to-noise ratio (SNR) is less than −40d B.     

潜器模型水下自航试验分析方法探讨

文章在模型自航试验原理的基础上,讨论了潜器强迫自航试验自航点的确定问题,提出了通过强制力来修正兴波干扰影响的试验方法;由于强制力的计算和阻力附加值有很大的关系,当阻力附加值难以被准确确定时,建议在试验中补充全负荷自航试验曲线,可以弥补强迫自航试验范围狭窄的缺陷;同时文中分析得出了自航因子随阻力补贴值的变化规律;进而在以上两种试验方法的基础上,探讨了一种能够避免兴波干扰的试验方法,采用这种方法得到的试验数据离散程度更小,有利于提高试验精度。     

基于扰动压力与速度测量水中目标航向与航速的新方法

从不可压理想定常流动的伯努利方程出发,依据水中航行体对水中某点的扰动压力与扰动速度的相关性,提出了基于水中航行体对水中一点的扰动压力与扰动速度测量该航行体的航行速度与航向的新方法。船模实验表明,该方法能较准确地测量出水中航行体的航向与运动速度,航向测量误差在5%以内,速度测量误差在20%以内,说明该方法具有实际应用前景。     

一种新的INS/LOG组合导航算法

针对电磁计程仪引入的海流速度可能会导致INS/LOG组合导航系统的卡尔曼滤波器输出发散问题,设计一种新的INS/LOG组合方式。以计程仪速度2次采样的差分值(即速度增量)作为系统观测量以抑制慢变海流的影响,采用基于延迟状态卡尔曼滤波算法,推导这种组合方式的观测方程,实现INS误差的最优估计。为抑制计程仪速度差分对其高频噪声的放大效应,采用巴特沃斯低通滤波器对其输出进行平滑处理。通过对3种INS/LOG组合方式的仿真比较,验证该算法的有效性。