水下地形導(dǎo)航模型求解與導(dǎo)航區(qū)初選策略研究.pdf

1、水下地形導(dǎo)航是輔助潛器慣性導(dǎo)航的一種方式，本文在水下地形函數(shù)插值逼近、水下地形導(dǎo)航模型求解和水下地形導(dǎo)航區(qū)初選三個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　 水深是位置的函數(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)地形函數(shù)，是沒(méi)有顯式表達(dá)式的非線性函數(shù)。為避免地形線性化處理，采用插值的方式對(duì)地形函數(shù)進(jìn)行逼近。把協(xié)調(diào)Delaunay三角化的思想融入自然鄰點(diǎn)插值，提出協(xié)調(diào)自然鄰點(diǎn)插值算法。與約束自然鄰點(diǎn)插值相比，協(xié)調(diào)自然鄰點(diǎn)插值簡(jiǎn)化了構(gòu)建插值點(diǎn)二階約束Voronoi單元的過(guò)程，使算法易于

2、實(shí)施，同時(shí)保留了傳統(tǒng)自然鄰點(diǎn)插值定義域穩(wěn)定、平滑度高、形函數(shù)滿(mǎn)足克羅內(nèi)克爾δ函數(shù)特性等優(yōu)點(diǎn)。提出端點(diǎn)三角形外接圓法進(jìn)行協(xié)調(diào)Delaunay三角化中特征約束的細(xì)分嵌入，在保證附加點(diǎn)個(gè)數(shù)和網(wǎng)格質(zhì)量與現(xiàn)有最好算法持平的基礎(chǔ)上，時(shí)間復(fù)雜度接近線性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明協(xié)調(diào)自然鄰點(diǎn)插值比不規(guī)則三角網(wǎng)插值的插值誤差低、反映細(xì)節(jié)能力強(qiáng)，可以滿(mǎn)足地形導(dǎo)航中逼近地形函數(shù)的需要。
　　 水下地形導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，建立了水下地形導(dǎo)航隨機(jī)微分模型，

3、探索變分法求解導(dǎo)航狀態(tài)微分方程的可行性，在有限維函數(shù)空間里逼近狀態(tài)概率密度函數(shù)。設(shè)計(jì)了遞推伽遼金投影濾波器，使伽遼金投影濾波具有了遞推特性。由于多維矩陣相乘編程實(shí)現(xiàn)困難，目前遞推伽遼金投影濾波還沒(méi)有用于狀態(tài)維數(shù)大于二的系統(tǒng)。在一維空間進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，目前遞推伽遼金投影濾波可以在有限維函數(shù)空間內(nèi)求得系統(tǒng)狀態(tài)的概率密度函數(shù)，也可以跟蹤系統(tǒng)狀態(tài)的演變，但均方根誤差較大，估計(jì)方差的收斂速度和光滑性比不上粒子濾波。
　　 采用常用的導(dǎo)

4、航濾波方法對(duì)水下地形導(dǎo)航隨機(jī)微分模型進(jìn)行差分求解。為適應(yīng)地形的非線性，提出插值地形導(dǎo)航方法，使用協(xié)調(diào)自然鄰點(diǎn)插值計(jì)算由地形圖讀出的水深。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于同一種濾波算法，插值地形導(dǎo)航可以有效減少發(fā)散現(xiàn)象、降低估計(jì)誤差和估計(jì)誤差的波動(dòng)幅度。
　　 由于高精度水深測(cè)量成本高，提出以矢量電子海圖中地形數(shù)據(jù)作為地形導(dǎo)航區(qū)初選的數(shù)據(jù)源。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了地形參數(shù)與導(dǎo)航誤差之間的關(guān)系，構(gòu)建了基于矢量電子海圖的水下數(shù)字高程模型，發(fā)現(xiàn)比例尺大于1∶