海洋重力测量数据实时处理技术研究

论文摘要

目前,水下航行器主要采用以惯性导航为核心的导航系统进行导航。随着时间的推移,惯性导航系统的定位误差会越来越大,必须进行校正。常规方法是采用接收GPS或有源无线电信号对惯导系统进行重调,由于这种方法需要航行器浮出或近水面航行,使其隐蔽性大大降低。因此,不需要发射和接收外界信号的无源导航定位技术逐渐引起关注,其中包括重力辅助无源导航、磁力辅助无源导航和地形辅助无源导航等方法。本文以重力辅助无源导航定位方法为背景,研究海洋重力测量数据的实时处理技术,以期实时获取精确的海洋重力测量信息,为重力辅助导航的应用奠定基础。本文首先以CHEKAN-AM海洋重力仪为对象,研究了海洋重力仪的基本原理、结构和组成,分析了重力仪测量传感器的性能特点。然后分析了动基座下重力测量的误差源以及消除这些误差的方法。最后探讨了海洋重力仪零点漂移改正、滞后效应改正、Eo|¨tvo|¨s效应改正及水深改正等数据改正方法,并对这些方法进行了仿真验证。考虑到重力辅助导航的实际应用情况,根据重力测量传感器及测量过程中各种误差源产生的机理,论文建立了重力测量过程的数学模型,设计了重力仪模拟器及以DSP为核心的重力测量数据实时处理系统,给出并分析了数据处理的结果,验证了测量数据实时处理方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景、目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要内容及结构安排
• 第2章 海洋重力仪系统分析
• 2.1 概述
• 2.1.1 重力场及海洋重力测量基本理论
• 2.1.2 海洋重力仪的特点
• 2.2 CHEKAN-AM型海洋重力仪
• 2.2.1 重力仪的组成
• 2.2.2 重力仪测量传感器分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 海洋重力测量干扰因素分析及其消除方法
• 3.1 海洋重力仪测量的干扰因素
• 3.1.1 干扰加速度的产生
• 3.1.2 干扰加速度的特点
• 3.2 水平加速度影响的消除
• 3.2.1 水平加速度引起的重力测量误差分析
• 3.2.2 陀螺稳定平台水平误差角分析
• 3.2.3 海洋重力仪水平误差的消除
• 3.3 垂直干扰加速度影响的消除
• 3.3.1 均值滤波方法
• 3.3.2 数字滤波方法
• 3.4 应用小波分析对重力测量数据处理的方法研究
• 3.4.1 小波降噪理论
• 3.4.2 小波分析在重力数据处理中的应用
• 3.5 本章小结
• 第4章 重力测量数据的改正及实时获取
• 4.1 重力基点比对及重力仪零点飘移改正
• 4.1.1 基点比对
• 4.1.2 零点飘移改正
• 4.2 滞后效应的反滤波改正方法
• 4.3 E（o|¨）tv（o|¨）s效应改正
• 4.3.1 E（o|¨）tv（o|¨）s效应分析
• 4.3.2 E（o|¨）tv（o|¨）s误差仿真
• 4.4 水深改正
• 4.4.1 自由空间改正
• 4.4.2 层间改正
• 4.5 当前重力值的实时获取
• 4.6 本章小结
• 第5章 重力仪模拟器设计
• 5.1 重力仪模拟器的组成
• 5.2 重力仪模拟器的实现
• 5.2.1 模拟器软件流程
• 5.2.2 模拟器实现
• 5.2.3 程序运行结果及分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 海洋重力仪数据的实时处理系统设计
• 6.1 系统方案设计
• 6.1.1 硬件方案
• 6.1.2 软件方案
• 6.2 系统的软硬件实现
• 6.2.1 A/D转换模块的实现
• 6.2.2 串口通讯模块的实现
• 6.2.3 数据处理的定时中断的设计与实现
• 6.3 数据接收与保存软件的设计
• 6.3.1 数据通讯格式
• 6.3.2 数据接收程序的设计
• 6.4 数据处理结果分析
• 6.5 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