舰船瞬时线运动参数惯性测量技术研究

论文摘要

惯性测量技术由惯性原理起源,在近几十年更是得到了较快的发展。随着其精度的提高,以及其在航海导航系统中的广泛应用,功能性扩展已经成为日益迫切的要求。而舰船的瞬时线运动参数(横荡、纵荡及垂荡)的提供不仅能够满足舰船操纵者的需要,更重要的是能够在原有功能的基础上全面提供载体位置、姿态以及运动状态信息。论文以舰船瞬时线运动参数惯性测量方法为研究对象。在充分了解惯性测量系统的基础上,给出舰船瞬时线运动定义以及其测量坐标系的定义,进而确定舰船瞬时线运动的测量方法。对舰船瞬时线运动参数惯性测量方法中的关键技术高通数字滤波器的设计也进行了详细的阐述,分别介绍了工程中最常见的有限冲击响应滤波器(FIR)以及无限冲击响应滤波器(IIR)的基本原理和设计方法。并根据舰船瞬时线运动的参数的惯性测量方案,阐述了高通滤波器关键参数的选定方法。根据已设计的舰船瞬时线运动的测量方案,利用计算机完成了系统的仿真工作,并在实验室利用多功能平台完成了实物试验工作。模拟了多种海况下,惯性测量系统对于模拟舰船载体的瞬时线运动的测量,并证明本论文中设计的方法的可行性。从而较为全面的完成了舰船瞬时线运动的惯性测量的方案设计、仿真及实验室试验工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 惯性导航系统的发展
• 1.3 研究目的及意义
• 1.4 舰船瞬时线运动参数测量技术的发展
• 1.5 论文的主要工作和章节安排
• 第2章 瞬时线运动惯性测量相关理论基础
• 2.1 惯性导航系统中常用坐标系
• 2.2 舒勒周期产生的原因
• 2.3 舒勒周期产生数学解释
• 2.3.1 惯性系统误差方程建立
• 2.3.2 无阻尼惯导误差传递分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 舰船瞬时线运动参数惯性测量方法设计
• 3.1 半固定坐标系
• 3.2 瞬时线运动定义
• 3.3 载体坐标系与半固定坐标系之间的转换方法
• 3.4 引入高通滤波器原因
• 3.5 舰船瞬时线运动测量方法
• 3.6 本章小结
• 第4章 高通数字滤波器的原理及的分析
• 4.1 数字滤波器设计相关基础知识
• 4.1.1 数字滤波器与模拟滤波器
• 4.1.2 数字滤波器的功能分类
• 4.1.3 滤波器的数学描述
• 4.2 数字滤波器的实现分类
• 4.3 FIR 数字高通滤波器的设计
• 4.3.1 FIR 数字滤波器的设计方法分类简介
• 4.3.2 切比雪夫逼近法原理
• 4.4 IIR 数字高通滤波器的设计方法
• 4.4.1 确定高通滤波器的技术指标
• 4.4.2 模拟原型低通数字滤波器
• 4.4.3 模拟原型低通到数字高通滤波器的转化
• 4.5 IIR和FIR数字滤波器的比较
• 4.6 IIR高通数字滤波器的实现
• 4.7 本章小结
• 第5章 舰船瞬时线运动惯性测量仿真与试验
• 5.1 舰船瞬时线运动惯性测量仿真模型
• 5.2 舰船瞬时线运动惯性测量仿真
• 5.3 舰船瞬时线运动惯性测量试验情况
• 5.3.1 周期性舰船瞬时线运动试验
• 5.3.2 非周期性舰船瞬时线运动试验
• 5.4 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