重力和重力梯度信息融合的辅助导航方法研究
  • 【摘要】

    水下潜器作为海洋探测的主要设备,在民用和军事方面得到了普遍的应用。惯性导航系统(INS)因其无源、自主的导航特性被广泛的应用到水下潜器中,但惯导系统的定位误差会跟着时间的增加而逐渐累积,在进行长时间导航时会产生较大的定位误差。基于重力场的导航不需要向外发射或接收电波信息,能够保证水下潜器的隐蔽性与安全性,因此可以利用重力场对惯导系统进行辅助导航,达到减小惯导误差的目的,从而提高导航精度。
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    水下潜器作为海洋探测的主要设备,在民用和军事方面得到了普遍的应用。惯性导航系统(INS)因其无源、自主的导航特性被广泛的应用到水下潜器中,但惯导系统的定位误差会跟着时间的增加而逐渐累积,在进行长时间导航时会产生较大的定位误差。基于重力场的导航不需要向外发射或接收电波信息,能够保证水下潜器的隐蔽性与安全性,因此可以利用重力场对惯导系统进行辅助导航,达到减小惯导误差的目的,从而提高导航精度。
      基于重力场的辅助导航主要有重力辅助导航和重力梯度辅助导航,基准图是重力场辅助导航的关键要素之一,利用测量仪器对重力和重力梯度数据进行实地测量是获取重力基准图和重力梯度基准图的重要方法,但会耗费大量的人力与物力,且一些地区无法进行实地测量。目前已经有全球局部地区的重力公开数据,但无公开的重力梯度数据。因此,基准图的制备方法主要有两种:一种是通过地球重力场球谐模型获取重力和重力梯度数据,另一种是通过地形高程正演法获取重力和重力梯度数据。
      本文首先通过地形高程正演法由地形异常体计算重力和重力梯度数据,通过重力基准图和重力梯度基准图数据,分析重力梯度图中含有的高频信息,以及重力图中含有的低频信息。为了充分利用重力和重力梯度的高低频特性,将重力和重力梯度数据融合进行辅助导航,在频域中分别利用高斯低通滤波器和高斯高通滤波器对重力数据进行低通滤波、对重力梯度数据进行高通滤波,将滤波后的数据进行相加融合,再对融合后的频谱图进行傅里叶反变换得到融合的时域图,仿真表明基于重力和重力梯度数据融合的辅助导航方法提高了导航的精度。 收起<<

  • 【作者】

    郭远巍 

  • 【学科专业】

    电路与系统

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    武汉科技大学

  • 【导师姓名】

    熊凌

  • 【学位年度】

    2018

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    水下潜器  辅助导航  重力场  重力梯度  数据融合