多普勒测速声呐的自适应Kalman滤波算法

针对小型自主水下无人潜器的运动特点,设计了一种加速度信息辅助的自适应Kalman滤波器,用于多普勒测速声呐的数据处理.首先基于时间序列分析法,建立了多普勒测速声呐噪声信号的AR模型,并根据当前统计模型设计了多普勒测速声呐Kalman滤波方程.然后针对滤波方程特点,设计了基于S面的自适应Kalman滤波器.实验结果表明,在已知加速度先验信息的条件下,基于S面的自适应Kalman滤波器能够根据小型水下机器人的运动特点实时调整滤波参数,滤波精度优于0.04m/s,且能够有效消除时间延迟,为小型水下机器人控制系统提供准确及时的速度信息.

小波分析在惯性—多普勒声呐组合导航系统中的应用研究

在惯性—多普勒声呐组合导航系统中,多普勒声呐为惯性导航系统提供舰船的外部速度信息。组合导航系统的速度误差主要取决于多普勒声呐测速误差,多普勒声呐的性能将决定惯性导航系统的精度。由于舰船的摇摆、风浪、海水温度、多普勒声呐本身的缺陷等因素,使多普勒信号中不可避免地受到其噪声的影响。针对多普勒声呐信号的特点,采用小波变换对声呐信号进行多分辨力分析。利用Daubechies小波函数,采用阈值去噪的方法,能够在低信噪比的情况下准确地估计多普勒声呐的频移,从含有噪声的多普勒信号提取出原始信号。通过仿真实验表明,将小波分析应用于惯性—多普勒声呐速度组合导航系统中,能有效提高导航系统的速度精度。

基于PXI的多普勒速度声呐测试系统设计

根据多普勒速度声呐的测试需要,在分析了多普勒速度声呐测速原理的基础上,对测试方法进行了研究.设计了基于PXI总线技术的波形采集和回放模块,并采用声对接的方式对声呐系统进行测试.测试结果表明,该系统完全满足测试要求,同时具有通用性、高效性和易用性等特点,具有较好的实用价值.

一种新型多普勒测速声呐接收机

针对小型化多普勒测速声呐接收机的要求,设计并实现一种基于集成模拟前端(AFE)的多普勒测速声呐接收机。本文从工程实际需求出发,结合传统接收机电路设计方法,提出一种基于集成模拟前端的声呐接收机设计方案,并进行仿真和实物测试实验。实验数据表明,AFE接收机与传统接收机电路板相比面积减小71.3%,使用该系统解算出的频移值偏差较小,满足多普勒测速声呐系统要求。

宽带多普勒测速声呐数字仿真系统设计

宽带多普勒测速声呐基本原理为声波在水中的多普勒效应,通过测量声波经海底散射产生的多普勒频移,得到载体相对海底的绝对速度。根据宽带多普勒测速声呐工作特点,进行理论分析,提出了基于椭圆条带分割形式的海底散射回波模型,并设计了基于Matlab平台的宽带多普勒测速声呐仿真系统,通过仿真系统可以较为方便的研究发射信号形式及回波信号处理算法对测速精度的影响,为设计更高精度多普勒测速声呐设备提供一定的参考价值。

模型切换抑制振荡误差在无人潜艇导航中的应用

导航的准确程度是无人潜艇执行任务的前提条件。由于长时间航行的无人潜艇,特别是有隐蔽性需求的无人潜艇,其导航中存在的舒勒振荡的问题,会导致无人潜艇导航定位系统的存在定位误差。为得到精确的导航结果,必须对振荡误差加以抑制。然而,传统单一的抑制方法中由于辅助信息存在应用范围的限制,不能满足全航程无人潜艇对于导航精度的需求。因而本文提出了模型切换抑制振荡误差的方法。针对不同辅助信息适用的范围,采用不同的抑制方式,提出了差分外测速度阻尼、相移抑制、GPS辅助相切换的振荡误差抑制方法,克服了传统方法的局限与不足。3种方法在各自的适用范围内都能达到需要的精度,在长航程的无人潜艇航行过程中达到了抑制振荡误差的目的。仿真实验说明了这种方法的有效性。模型切换抑制振荡误差的方法,可以提高无人潜艇的导航精度。