深海AUV組合導(dǎo)航系統(tǒng)算法研究與可觀測性分析.pdf

1、海洋探測中自主式水下航行器(AUV)的研究越來越得到各國研究者廣泛的關(guān)注。目前，從國外水下導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展情況來看，運用比較成熟的主要是捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)和多普勒測速儀(DVL)構(gòu)成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)。本文以SINS/DVL的深海AUV組合導(dǎo)航系統(tǒng)為研究對象，針對AUV組合導(dǎo)航系統(tǒng)解算基本原理、AUV組合導(dǎo)航系統(tǒng)在線標定、AUV組合導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測性分析和簡化UKF濾波導(dǎo)航算法等關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。
　　論文主要研究內(nèi)容包括:

2、r>　　1)介紹了AUV組合導(dǎo)航系統(tǒng)常用坐標系并推導(dǎo)其變換關(guān)系;建立了慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差模型;分析并推導(dǎo)了AUV組合導(dǎo)航系統(tǒng)姿態(tài)誤差、速度誤差及位置誤差方程。
　　2)研究了AUV組合導(dǎo)航系統(tǒng)在線標定方法。建立了慣性傳感器的誤差模型;研究基于DVL組合的慣性傳感器誤差參數(shù)的卡爾曼在線標定方法，給出了標定流程;仿真結(jié)果表明，基于DVL組合的kalman標定方法能較好地估計出加速度計的常值偏置，陀螺儀的零偏和部分與g有關(guān)系數(shù);研究了DVL安

3、裝誤差和刻度系數(shù)誤差的在線標定方法，該方法能估計出DVL的方位安裝誤差和刻度系數(shù)誤差。
　　3)研究了AUV組合導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測性分析。介紹了線性系統(tǒng)的可觀測性和可觀測度的概念，給出了PWCS（分段定常系統(tǒng)）的可觀測分析方法;介紹了奇異值分解理論和奇異值分解的系統(tǒng)可觀測性分析;最后，基于奇異值分解分析方法對標定的各項誤差參數(shù)進行可觀測性地輔助驗證。結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)臋C動對可觀測度提高有巨大作用。當(dāng)誤差參數(shù)可觀測度值高時，該變量是可估的