基于水下航行器導航定位及信息融合技術研究.pdf

1、本文就航行器整體編隊導航定位技術進行了方案上的論證和技術上的探索，分為航行器單體導航定位和編隊導航定位兩部分，從以下幾個方面進行研究： 1)由于本文研究的是體積較小的水下航行器，考慮到導航定位系統(tǒng)的小型化和高精度的使用要求，根據單體導航定位和編隊導航定位的不同研究思路，探索性的提出了導航定位系統(tǒng)整體設計思想和軟件流程。水下航行器編隊航行時，針對主航行器導航定位提出了單體導航定位系統(tǒng)的設計方案，給出了導航定位的工作原理和流程。針對

2、編隊中的從航行器，應用水聲定位及通信傳輸模塊完成從航行器的絕對定位，以此完成整體編隊導航定位。 2)為了得到高精度、高可靠性的導航信息，給出了水下航行器導航定位實用系統(tǒng)模型。對工程中實用的多種卡爾曼濾波算法進行了算法推導和仿真研究，這些算法對于水下航行器導航定位過程中軟件的靈活性和控制發(fā)散起到了很好的作用，保證了導航的精度。 3)將聯(lián)邦卡爾曼濾波技術、小波技術和神經網絡技術等信息融合技術應用其中進行單體導航定位系統(tǒng)的研制

3、；針對水下航行器進行GPS/DR聯(lián)邦濾波器組合導航系統(tǒng)研究；應用小波技術對新息進行監(jiān)控和系統(tǒng)去噪；應用神經網絡進行導航數據預處理。這些都很好的保證了導航精度。 4)水下聲定位中波束形成技術是方位估計的重要手段，重點研究了廣義相關波束形成(GCBF)算法(傅氏積分方法(FIM)和加權傅氏積分方法(WFIM))，大多情況下FIM、WFIM算法的性能優(yōu)于時延—求和波束形成(DSBF)；研究了陣元域和波束域MVDR自適應波束形成，結果表

4、明，利用波束域MVDR進行目標方位估計，既可以獲得高精度的方位估計，又可以大大減少計算量。 5)根據單體導航定位的設計方案，研制了一套導航定位系統(tǒng)，并在不同水域進行試驗，利用其試驗數據對導航精度進行分析，比較了簡單的DR算法、卡爾曼濾波預測和結合數據融合技術的卡爾曼濾波算法。同時就這幾種算法在工程中的應用，從算法結構、應用條件、穩(wěn)定性和可靠性上給出評價，對工程實踐有具體的指導意義。 對水下航行器編隊導航進行了理論探索和工