综合导航显控台设计及信息融合技术应用研究

论文摘要

舰船导航系统是舰船航行安全的基本保障,综合导航显控台是舰船导航系统的核心设备,通过综合不同特点的其它导航设备与导航方法,应用计算机技术、传感器技术、显示技术、现代控制技术和数据处理等理论,提高系统性能。论文以综合导航显控台系统为工程背景,研究了信息融合技术在综合导航系统中的应用。论文介绍了综合导航系统的发展过程、现状及其特点:阐述了各类导航系统的工作原理;深入研究了信息融合技术及Kalman滤波技术在综合导航系统中的应用;给出了基于船位推算及惯性导航的多种综合原则及数据综合处理方法;对联邦滤波与自适应滤波在综合导航系统中的应用进行了仿真研究。根据综合导航显控台的需求分析,给出了综合导航显控台系统的软、硬件设计方案;结合综合导航系统的特点和实时操作系统的特性,选择了应用软件开发平台VxVorks操作系统及Tornado开发环境;基于多任务实时操作系统,对综合导航显控台应用软件进行任务划分,完成了信息处理、人机交互界面、串口通讯、网络通讯及CAN总线通讯模块的设计,满足现代导航系统的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第2章 导航系统及信息处理技术
• 2.1 概述
• 2.2 导航系统
• 2.2.1 船位推算（DR,Dead Reckoning）系统
• 2.2.2 惯性导航系统
• 2.2.3 全球卫星导航系统
• 2.2.4 劳兰C（LANC）导航系统
• 2.2.5 北斗（BD,Beidou）卫星导航系统
• 2.2.6 天文导航系统（CNS,Chronometer Navigation System）
• 2.3 信息融合技术
• 2.3.1 信息融合的原理
• 2.3.2 信息融合研究的关键问题与研究方向
• 2.4 KALMAN滤波技术
• 2.4.1 常规Kalman滤波方程
• 2.4.2 Kalman滤波稳定性问题
• 2.4.3 Kalman滤波的发散抑制问题
• 2.5 本章小结
• 第3章 综合导航系统信息处理方法
• 3.1 概述
• 3.2 基于船位推算的信息处理方法
• 3.2.1 状态方程
• 3.2.2 观测方程
• 3.2.3 仿真实例
• 3.3 基于惯性导航的信息处理方法
• 3.3.1 状态方程
• 3.3.2 观测方程
• 3.3.3 仿真实例
• 3.4 本章小结
• 第4章 综合导航显控台滤波容错设计
• 4.1 概述
• 4.2 容错KALMAN滤波器设计
• 4.2.1 改进型Kalamn滤波器设计
• 4.2.2 故障检测模块设计
• 4.2.3 权值的设定
• 4.3 仿真实例
• 4.4 本章小结
• 第5章 综合导航显控台系统设计及实现
• 5.1 综合导航系统组成
• 5.2 综合导航显控台系统功能需求分析
• 5.3 综合导航显控台系统硬件设计
• 5.4 综合导航显控台软件设计
• 5.4.1 软件开发平台的选择
• 5.4.2 软件的总体方案及任务划分
• 5.4.3 系统通讯模块设计
• 5.4.4 信息处理模块设计
• 5.4.5 人机交互界面设计
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢