基于捷联航姿系统的舰船瞬时线运动信息测量研究

摘要

很多大型的军舰上搭载舰载机，舰载机的起降过程中事故最容易发生，为了提高舰载机的生存能力与安全性。能够把舰船的瞬时线运动信息即升沉横荡以及纵荡信息，特别是在恶劣海况下把舰船瞬时线运动信息提取出来，对于保障舰载机的安全起降有着很重要的意义。 本论文设计了捷联航姿系统的瞬时运动模块，该模块能够充分利用捷联航姿系统的输出信息，对舰船的升沉，横荡，纵荡等瞬时运动信息测量进行研究。 本文首先对升沉，横荡，纵荡等运动信息进行定义，定义其为舰船瞬时运动信息，分析了舰船瞬时线运动与舰船航行工作运动信息的区别，定义了瞬时线运动信息坐标系，建立了舰船瞬时运动的数学模型，扩展了捷联航姿系统功能，建立瞬时运动模块。 根据舰船瞬时运动的数学模型，本文在捷联航姿系统的基础上提出了瞬时运动模块的解决方案，分别提出了速度滤波法和加速度滤波法两种方案。在该模块中，针对不同信息不同情况，选择不同方案，按照方案对舰船瞬时运动信息的求解进行数学编排。 为了解决滤波器的选择问题，本文设计了多组滤波器，并根据瞬时运动模块对滤波器的要求建立仿真信号，对滤波器性能进行比对。最后兼顾精度以及实时性，选择滤波器，该滤波器的滤波效果显著，可以用于舰船运动计算中。 最后，使用添加了舰船瞬时运动模块的航姿系统参加大连海上试验。试验证明，该瞬时运动模块在复杂海况下，在舰船做各种常规动作过程中，均达到实际应用水平。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2舰船运动的特性

1.3课题研究意义

1.4国内外发展情况

1.5本课题主要研究内容

第2章 捷联惯导系统

2.1常用坐标系的定义

2.2地理坐标系与载体坐标系之间的转换

2.3惯导基本方程

2.3.1向量的绝对变率与相对变率的关系

2.3.2惯导系统基本方程

2.4捷联系统的工作原理

2.5本章小结

第3章 舰船瞬时线运动模型的建立

3.1舰船瞬时运动坐标系的定义

3.1.1提出舰船瞬时运动坐标系的必要性

3.1.2舰船瞬时运动坐标系

3.1.3地理坐标系到瞬时运动系的变换矩阵

3.2舰船瞬时线运动的计算方案

3.2.1方案的提出

3.2.2两种方案比较

3.3计算方案的数学编排

3.3.1原航姿系统计算方案的数学编排

3.3.2在原方案基础上添加的瞬时线运动计算部分

3.3.3初始条件的给定

3.3.4即时更新的微分方程算法问题

3.4本章小结

第4章 高通滤波器的设计及理论分析

4.1数字滤波器的分类及设计

4.2 ⅡR数字高通滤波器的设计方法

4.2.1确定所设计数字高通滤波器的技术指标

4.2.2 ⅡR数字高通滤波器的设计步骤

4.2.3技术指标从数字滤波器到模拟滤波器转换方法

4.2.4模拟高通滤波器与模拟低通滤波器的转换

4.2.5模拟低通滤波器的设计方法

4.2.6从模拟滤波器到数字滤波器的转化

4.3根据要求设计多组ⅡR高通滤波器

4.3.1滤波器的设计

4.3.2建立仿真信号模型

4.3.3不同设计指标下滤波器的滤波效果

4.4 FIR数字高通滤波器的设计

4.4.1 FIR数字滤波器的种类

4.4.2切比雪夫最佳一致逼近原理

4.4.3计算机辅助设计FIR数字滤波器

4.5本章小结

第5章海上试验

5.1试验情况

5.2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