| 【中文题名】 | 基于先验地形数据处理的水下潜器地形辅助导航方法研究 |
| 【英文题名】 | Research on Prior Map Data Processing Based Terrain Aided Navigation Methods for Underwater Vehicles |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 水下地形辅助导航,地形数据处理,自然邻点插值,多波束声纳,极大似然估计, |
| 【英关键词】 | underwater terrain aided navigation,nature neighbor interpolation,multi beam echo,maximum likelihood estimation, |
| 【分类导航】 | 交通运输>水路运输>船舶工程>导航设备、水声设备>导航设备> |
| 【论文摘要】 |
水下潜器主要使用INS来进行导航，INS不可避免的存在累积性误差，大多数潜器在航行一段时间后不得不浮到水面接收GPS信号来修正INS误差，从工作效率、可靠性和隐蔽性的角度看这种修正方法存在较大缺陷。利用水下地形高度信息为惯导系统提供修正是一种很好的方式，它使用测深声纳测量距海底距离，加上潜器惯导系统给出的潜深得出实测水深，把实测水深与先验地形图进行匹配得出状态的最佳估计值，用以修正惯导误差。
本文对比了水下潜器地形辅助导航与飞行器地形辅助导航的不同，相对于陆上地形导航，水下地形导航在匹配算法具有自己的特殊性，这是本文的研究重点。
本文使用求解偏微分方程的插值技术来估算任意点高程值，避免了地形线性化处理存在拟合区域大小随意、误差大的弊端。针对传统自然单元插值算法存在计算冗余、不利于实时处理的问题，提出快速自然邻点插值法(FNNI)，在寻找自然邻点和计算形函数两方面对原算法作出改进，试验表明插值结果稳定、精确度高，时间复杂度降低，能满足实时计算的要求。
选择多波束声纳作为测量传感器，与传统的测量传感器单波束声纳相比它具有无可比拟的优势。
地形匹配是状态方程和观测方程都是非... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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ABSTRACT |
6-11 |
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第1章 绪论 |
11-18 |
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1.1 水下潜器的意义及现状 |
11 |
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1.2 水下潜器导航技术的现状及发展方向 |
11-13 |
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1.3 地形导航技术的历史及现状 |
13-14 |
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1.4 水下潜器地形辅助导航的可行性及难点 |
14-15 |
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1.5 论文主要研究内容 |
15-18 |
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第2章 先验地形图 |
18-29 |
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2.1 引言 |
18-19 |
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2.2 陆上地形数据库 |
19-20 |
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2.3 海底地形获得 |
20-26 |
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2.3.1 海底地形测量的现状及发展 |
20-24 |
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2.3.2 海底地形勘测技术标准 |
24-26 |
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2.4 地形适配性分析 |
26-28 |
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2.4.1 地形特征参数的计算方法 |
26-27 |
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2.4.2 匹配区的选择标准 |
27-28 |
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2.5 本章小结 |
28-29 |
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第3章 匹配区先验地形图的处理方法 |
29-45 |
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3.1 引言 |
29-30 |
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3.2 自然单元法(NEM) |
30-36 |
|
3.2.1 基本概念 |
30-31 |
|
3.2.2 自然邻点插值(NNI) |
31-36 |
|
3.3 快速自然邻点插值(FNNI) |
36-40 |
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3.3.1 快速寻找自然邻点的方法 |
36-38 |
|
3.3.2 计算形函数(Shape function)的方法 |
38-40 |
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3.4 数值试验 |
40-43 |
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3.5 先验地形图处理 |
43-44 |
|
3.6 本章小结 |
44-45 |
|
第4章 地形辅助导航方法 |
45-69 |
|
4.1 引言 |
45 |
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4.2 估计准则和估计方法 |
45-51 |
|
4.2.1 估计准则 |
45-46 |
|
4.2.2 估计方法 |
46-51 |
|
4.3 常见的地形导航方法 |
51-61 |
|
4.3.1 TERCOM |
51-55 |
|
4.3.2 SITAN |
55-60 |
|
4.3.3 TERPROM |
60-61 |
|
4.4 基于概率准则的地形辅助导航方法 |
61-68 |
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4.4.1 贝叶斯估计理论基础 |
61-66 |
|
4.4.2 递推贝叶斯估计 |
66-67 |
|
4.4.3 贝叶斯估计的数值解法 |
67-68 |
|
4.5 本章小结 |
68-69 |
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第5章 水下地形辅助导航方法研究 |
69-92 |
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5.1 引言 |
69-70 |
|
5.2 实测数据的获得及误差 |
70-74 |
|
5.2.1 实测设备的选择 |
70-72 |
|
5.2.2 实测深度误差的来源 |
72-74 |
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5.3 测量基准面偏差对估计误差影响的分析 |
74-76 |
|
5.4 匹配方法选择的理论分析 |
76-88 |
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5.4.1 基于递推贝叶斯估计的导航方法分析 |
76-79 |
|
5.4.2 递推贝叶斯估计退化为极大似然估计的分析 |
79-80 |
|
5.4.3 似然函数曲线形态分析 |
80-84 |
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5.4.4 伪波峰影响的分析 |
84-87 |
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5.4.5 匹配方法选择总结 |
87-88 |
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5.5 极大似然定位方法仿真 |
88-91 |
|
5.6 本章小结 |
91-92 |
|
结论 |
92-95 |
|
参考文献 |
95-101 |
|
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
101-102 |
|
致谢 |
102-103 |
|
附录 符号含义 |
103 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.112559 |
