基于DSP的水下滑翔器組合導航系統(tǒng)設計與算法研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，水下潛器是對海洋資源進行開發(fā)和利用的一個重要工具和手段，無論在民用上還是在軍事上都起著重要作用。水下滑翔器是為了滿足對海洋資源進行探索與開發(fā)以及對海洋環(huán)境進行監(jiān)測的需要，將傳統(tǒng)的海洋浮標技術與水下潛器技術結合而設計和研制出的一種特殊的水下潛器。水下滑翔器是一種完全自主式的智能水下潛器，按照預設航線進行滑行并完成相應的任務。而要使滑翔器按照預先設定的航線進行滑行就需要實時的為滑翔器的姿態(tài)調節(jié)等控制系統(tǒng)提供導航定位信息，

2、因此，需要一個穩(wěn)定，可靠和高精度的導航定位系統(tǒng)為滑翔器提供導航定位信息。本文圍繞水下滑翔器的工作特點和要求以及水下導航環(huán)境復雜、信息源少等特點，采用水下慣性導航、衛(wèi)星導航和地磁導航組合導航定位的方式為水下滑翔器提供導航定位信息。當滑翔器工作于水下時，采用慣性導航和地磁導航組合方式進行導航定位;當滑翔器工作于水面上時可以采用兩種方式:一種是慣性導航和衛(wèi)星導航組合方式，另一種是慣性導航、衛(wèi)星導航和地磁導航組合方式，為了提高系統(tǒng)的容錯性在水面

3、上采用慣性導航、衛(wèi)星導航和地磁導航組合方式。
　　首先，介紹了組合導航的各個子系統(tǒng)的理論基礎和導航定位原理，為系統(tǒng)的導航定位算法設計提供理論依據。其次，對系統(tǒng)中的傳感器進行誤差建模和標定，通過分析傳感器的誤差特性，建立相應的誤差模型，設計相應的誤差校正算法，最終實現誤差校正。系統(tǒng)中的傳感器包括:陀螺儀、加速度計和磁力計。對于陀螺儀采用了靜態(tài)八位置和速率實驗進行誤差校正，對于加速度計采用基于直接最小二乘的橢球擬合算法實現誤差校正，對

4、于磁力計提出了基于總體最小二乘直接校正算法。再次，對整個系統(tǒng)的硬件進行設計，根據原理圖設計和制作PCB板并進行調試。同時，為系統(tǒng)設計了上位機軟件，為系統(tǒng)的數據顯示、采集提供有效的工具。然后，對系統(tǒng)的導航定位算法進行研究，針對水下滑翔器的工作特點，設計了相應的組合導航定位算法。主要的組合方式包括:慣性導航和衛(wèi)星導航組合，慣性導航和地磁導航組合，慣性導航、衛(wèi)星導航和地磁導航組合。針對每一種組合方式，建立數據融合模型，利用卡爾曼濾波實現數據融