一种基于“当前”统计模型的DVL/SIMU船位推算方法

船位推算是水下航行器自主导航定位的重要手段。当采用对流工作模式的多普勒计程仪进行船位推算时,测速精度受海流影响较大,由此引起的船位推算误差较大。针对此问题,提出一种基于机动目标"当前"统计模型的水下组合导航模式,通过增加加速度观测信息,采用加速度均值、方差自适应Kalman滤波算法实现线运动参数的估计和流速修正并进行了仿真实验验证。仿真结果表明,使用本方法能得到较为准确的流速估计值,相同条件下使用加速度信息辅助船位推算比纯船位推算的定位精度有较大提高,其精度优于1 n mile/h。

基于改进型灰色预测理论的船位推算方法研究

文中针对全球卫星定位系统在航海应用中存在的问题,以原始实测船位为基础应用改进型GM(1.1)灰色预测模型对船位进行实时推算。同时为减少推算船位的误差,采用了残差在线预测,对推算值进行实时修正。经修正后,推算船位的准确性有较大幅度提高,满足了船舶一般航行状态的要求。

电子海图中船位推算算法的实现

提出一种根据船舶报文动态,分解船舶计划航线,得到当前船位所处航段,从而推算出船舶在未来任意时刻船位的有效算法,在中国船舶报告制和多个船务公司的船舶动态监控系统中得到很好的应用,对海上搜救和船舶监控有着重要意义.

基于改进强跟踪滤波器的微小型水下机器人船位推算

针对微小型水下机器人低速航行时的水下导航问题,提出一种基于改进强跟踪滤波器的船位推算方法.引入Sage-Husa量测噪声估计器以及自适应调节因子,通过改善渐消因子的大小,使得微小型水下机器人在机动性能较低情况下仍能加强滤波器的跟踪能力,提高滤波精度.以"SY-1"载体为研究对象进行的仿真试验验证了该方法的可行性和有效性.

GPS与基于海流数据库的推算船位的数据融合

当前 ,潜艇在水下可获得的导航信息十分有限。因此 ,如何利用现有的装备来提高水下导航的精度一直是水下导航界关注的热点。该文构造了基于GPS的水面导航信息融合子系统和基于海流数据库的水下导航信息融合子系统。对两种子系统的联合滤波进行探讨 ,并利用联合滤波来对水下导航信息融合子系统进行修正以提高水下导航信息的精度。经过大量的计算机仿真实验证明 ,该方法十分有效 ,大大提高了水下导航的精度和系统的稳定性。

论船位误差圆及其应用

本文指出[1]、[2]对船位均方误差圆缺乏科学的严格的定义,提供的均方误差圆覆盖真船位的概率某些数据是不正确的;同时从概率统计的角度论述船位均方误差圆的定义,计算覆盖真船位的概率、95%误差圆半径及船位误差圆在航海中的一些应用。

多普勒与航向姿态坐标参考的组合导航系统设计

随着船舶定位导航精度要求的日益提高,过度依赖电子定位单一导航方法存在很大的局限性,传统的航迹推算难以在远距离航行时保障精度。为给船舶提供多元化的可靠船位信息,形成船位数据互补与互证,提高系统集成化程度,适应复杂航行环境,设计了一种GYRO/SINS/Doppler log(陀螺罗经/捷联惯导/多普勒计程仪)组合导航系统。其主要内容是:为无线电定位进行补充验证的组合导航系统总体方案设计,采用GYRO/SINS/Doppler log提供组合导航数据。其中,航向由陀螺罗经提供,船舶姿态通过微型捷联惯导系统提供,船舶纵、横运动速度由4轴多普勒提供,信息融合技术采用自适应Kalman滤波算法,最后进行载体坐标系向导航坐标系转移计算,给出船舶纵横向与北东向实时速度及北东向位置积分变化。仿真结果表明,该组合导航系统具有较好推算能力、良好的稳定性和快速性、较高的精度和误差纠正能力,能满足船舶长时间远距离航行的导航要求。

水下运载器导航系统航向误差角补偿研究

针对水下运载器导航系统中电子罗盘安装误差角及不同地域磁偏角的不确定性,提出了利用船位推算位置误差对航向误差角进行补偿的方法.运载器从起始位置潜行一段航程后,到达已知位置点,由船位推算位置与实际位置的误差即可计算出航向误差角,同时消除累计位置误差,提高导航精度.通过湖态试验验证了该方法的有效性.在起始点和已知位置点距离为1.4 km左右时,对航向误差角进行了补偿,继续潜行410 m后误差仅为5 m左右,实现了高精度导航的要求.

影响GPS航海导航精度的几个关键技术研究

对基于GPS-OEM板开发的传统航海导航软件进行了深入研究.找出了影响导航精度的主要因素,并针对这几种因素分别提出了相应的解决方案.针对定位误差,采用卡尔曼滤波方法处理航行体位置信息,建立了卡尔曼动态滤波模型.针对航行体速度误差,采用曲线拟合航程方法进行航行体速度平滑.当GPS定位信息无效时,给出船位推算模型来推算航行体位置.

GPS／平台罗经／DR组合导航技术研究

本文研究了GPS，平台罗经，船位推算系统（DR）的组合导航技术，给出了GPS／平台罗经／DR组合导航系统的设计方案，把GPS测姿信息引入到平台罗经系统，并且分别对GPS／平台罗经／DR组合导航系统的松散组合模式和深组合模式进行了研究，设计了最优综合的卡尔曼滤波器。仿真结果表明，把GPS信息引入平台罗经系统，实现GPS和平台罗经系统的组合，对于提高平台罗经系统的精度有着非常实际的意义。

船用捷联惯导系统动态初始对准技术研究

针对捷联惯组动态对准精度低,初始误差大且每次各异的缺点,提出利用船位推算位置误差对航向误差角进行补偿的方法.船体从起始位置航行到达一个位置已知点,由船位推算位置与实际位置的误差即可计算出航向误差角,同时消除累计位置误差,提高导航精度.最后通过湖态试验验证了该方法的有效性.

水下无人航行器隐蔽导航方法研究

UUV水下导航常采用捷联惯性导航系统(SINS)+多普勒流速剖面仪(ADCP)/长基线(LBL)等导航方法,进行船位推算或组合导航,较少考虑到UUV的导航隐蔽性要求。本文针对UUV在敏感海域或抵近侦察和侦测时的导航隐蔽性问题,提出一种根据航程切换的SINS+ADCP/电磁计程仪(EML)+石英深度计组合导航系统的隐蔽导航方法,并基于容积卡尔曼滤波(CKF)算法进行仿真计算。仿真结果表明,该方法为解决UUV较长航程下的隐蔽性导航问题提供了一种有效手段。

基于VxWorks的水下机器人嵌入式导航系统的研究

构建了基于VxWorks嵌入式操作系统的智能水下机器人组合导航系统,详细阐述了水下机器人导航系统软、硬件体系结构.硬件采用基于PC104总线的多板卡嵌入式系统,导航系统核心处理器采用Intel公司的PIIX-4芯片处理器以及VxWorks实时嵌入式操作系统.文中还详细阐述了导航系统软件信息流程、数据处理及基于强跟踪卡尔曼滤波的船位推算算法.最后通过自主目标搜索、长距离航行试验等海试验证了该导航系统的可行性与可靠性.

关于或然航迹区问题的探讨

对我国航海院校的《航海学》教材中有关“或然航迹区”问题进行了深入的讨论 ,揭示了在“或然航迹区”的海图作业法及其覆盖船位的概率等问题中存在的错误 。

堤坝检测水下机器人运动控制系统的研究

堤坝检测水下机器人是为查找江、河、湖、海中各种堤坝的裂缝、破损等质量问题而设计的开架式水下机器人.文中介绍了堤坝检测水下机器人的运动控制系统,详细讨论了自动扫坝控制过程的运动控制算法和基于船位推算的导航方法.在综合考虑垂向和纵向自由度的运动能力的基础上,利用S面控制算法设计了运动控制器,使得水下机器人能够在垂向和纵向运动上取得协调,从而跟踪指定的路径.采用强跟踪卡尔曼滤波进行船位推算,解决了系统的导航问题.最后通过外场试验验证了整个运动控制系统的可行性和可靠性.

信息分配系数的自适应滤波在GPS/DR组合导航中的应用

在组合导航中常采用联合滤波器进行多源传感器的信息融合,其中信息分配系数的取值直接影响着联合滤波器的性能。在详细分析子滤波器状态变量估计协方差阵特点的基础上,文中提出了采用两组信息分配系数的自适应联合滤波模型,并将设计的自适应联合滤波模型应用于车载GPS/DR组合导航中。仿真实验表明,导航的位置精度提高约为40%;速度精度提高约为10%。同时也提高了组合系统的容错性和可靠性。

无缆自治水下机器人运动控制技术研究

针对无缆自治水下机器人满足不同任务要求下的运动控制进行了研究。引入极大似然参数估计算法获取水下机器人水动力系数,并在此基础上搭建起6自由度运动仿真系统。通过改进传统水下机器人体系结构中的推力器布置方式、推力分配策略、运动控制方法和船位推算算法,使得无缆自治水下机器人的运动控制系统在保持原有精确定位功能的同时也能完成远距离高速航行等任务,从而解决了高速航行给无缆自治水下机器人带来的一系列问题。海上进行的速度控制、位置控制和长航程导航试验,验证了无缆自治水下机器人在所提出的运动控制系统控制下可以满足任务需求,具有一定的工程应用价值。

Windows平台下船用导航信息管理系统的设计

主要介绍的是基于Windows平台的船用导航信息管理系统的设计。针对远洋运输船的实际情况 ,建立了相应的推算船位数学模型 ,给出了基于推算船位为基础的推算船位 /GPS的组合模式 ,并从实际的需求出发 。

陀螺在工厂自动化运输车中的应用

在满足不同任务需求的所有生产领域里,工厂自动化越来越要求采用灵活且智能化的办法,在机械制造或使用中心以及运输或清洁处理系统都提出这类要求。通常,完成运输任务的系统是由埋在地下的感应电缆引导数个运输车所组成,因此,运输车的运动路线是固定的,只有在大量花费情况下才能更改。先进的运输方案采用自由编程轨迹并由无线电引导的运输车,工厂布局和运行路线的变化能在短时间内完成是毫无问题。检测运输车位置的模块是航迹推算单元。测距器和/或转角传感器提供信号计算运输车平面位置。不能精确地跟踪预定轨道的原因主要是由于运输车方位检测的不确定性而很快地导致增加位置误差。为解决这些问题,或者在短时间间歇内采用参考测量值,或者提高运输车航迹推算单元的精度。在制造工程和自动化研究所(IPA)中,用两辆自动导引车(AGV)来显示在制造环境中的AGV方案。位置计算是采用纯测距的航迹推算法,或者陀螺装置的航迹推算法,所以试验了两个机械速率陀螺和一个光纤陀螺。本文论述了在工作中的自动导引车的原理,对位置检测模块提出要求,还介绍了部分惯性测距器的测试结果,并与纯测距法的结果进行了比较。

在电子海图系统中进行测天定位的方法

文章讨论了利用电子海图系统进行太阳移线定位和测星定位,实现传统天文定位技术与现有电子海图系统的完美结合的方法,对进一步提高和保障船舶航行安全具有积极意义。