水下测控设备组网数据融合软件设计与实现

摘要

随着世界各国对海防建设和海洋权益的高度重视，声学定位技术作为水下最为有效的定位导航手段，是国家海洋学科领域的重要组成部分。对多传感器获得的信息进行融合，可以获得比原始信息更多的信息量。因此多传感器数据融合在水声定位技术中的应用也越来越广泛。
　　本课题来源于水下测控设备组网系统，该系统将水下合作目标高精度定位系统、被动水下目标航迹测量系统、长基线水下导航定位系统等多套现有水下测控设备进行组网。基于上述多套水下测控设备的工作原理，完成了各系统的精度仿真分析。根据各测控设备的物理特性，确定了利用时延信息解算目标位置，方位信息配合时延信息来提高系统的抗距离模糊功能的方案，实现了对多模式测量节点联合定位模型的建立。
　　针对水下测控设备组网系统的特点，完成了数据融合定位算法的研究，包括参数级融合算法和特征级融合算法。其中参数级融合算法包括优化算法、Chan定位算法;特征级融合算法包括数据间支持度矩阵算法、GDOP权值算法。给出了各算法的定位模型、解算方法和精度仿真验证，完成了各算法的对比分析。Chan算法较其他算法在定位精度和运算速度方面都有较大优势，且受测时误差、测阵误差和声速测量误差的影响较小。
　　针对整个系统的工作流程，设计了显控平台所必须的功能模块，包括基础架构、文件管理模块、视图模块、系统初始化、通信模块、融合解算模块、显示跟踪模块、事后处理模块与数据显示模块，给出了显控系统中的各模块的功能、设计思想、实现方法与界面视图。
　　为了验证软件功能，利用水下合作目标高精度定位系统、长基线水下导航定位系统和被动水下目标航迹测量系统的模拟器，完成了对本软件目标参数设置、网口通信、海指发送、三维显示发送、融合定位解算、数据存储、参数显示、事后处理等功能的验证，从而证明了上述融合算法的有效性和实用性，以及定位解算软件功能的稳定性与可靠性。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1论文的背景与研究意义

1．2多传感器数据融合水声定位技术研究现状

1．2．1数据融合的概念与分类

1．2．2国内外研究现状

1．3本文的内容安排

第2章多模式测量节点联合定位组网系统模型的建立

2．1水下合作目标高精度定位系统

2．1．1工作原理

2．1．2仿真分析

2．2长基线水下导航定位系统

2．2．1工作原理

2．2．2仿真分析

2．3被动水下目标航迹测量系统

2．3．1工作原理

2．3．2仿真分析

2．4多模式测量节点联合定位模型的建立

2．4．1定位模型

2．4．2仿真分析

2．5本章小结

第3章水下测控设备组网数据融合定位算法研究

3．1参数级融合定位算法

3．1．1方程极值法

3．1．2 Chan定位算法

3．2特征级融合定位算法

3．2．1数据间支持度矩阵估计融合法

3．2．2 GDOP权值算法

3．3融合定位算法对比分析

3．4本章小结

第4章水下测控设备组网数据融合软件设计

4．1软件平台开发环境

4．2软件功能分析

4．3组网软件的模块化设计

4．3．1组网软件的基础架构

4．3．2文件管理模块

4．3．3视图模块

4．3．4系统初始化

4．3．5通信模块

4．3．6融合解算模块

4．3．7显示跟踪模块

4．3．8事后处理模块

4．3．9数据显示模块

4．4本章小结

第5章系统联调结果分析

5．1海指发送验证

5．2三维显示发送验证

5．3实时跟踪验证

5．4回放跟踪验证

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