【摘 要】
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舰船在海上作业过程中会受到海浪等海洋环境因素的扰动,被动地产生沿天向轴的往复升沉运动。升沉运动提取在舰载机起降、舰载武器发射、舰船物资补给和深海采矿作业等方面起着非常重要的作用,精确测量舰船升沉运动十分必要。本文首先在充分了解海浪属性及升沉运动产生原理基础上,建立了海浪扰动数学模型和升沉运动数学模型。其次,针对惯导系统高度通道不稳定特性,在导航解算中置惯导垂向速度和位移为零;针对半固定系垂向加速度
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舰船在海上作业过程中会受到海浪等海洋环境因素的扰动,被动地产生沿天向轴的往复升沉运动。升沉运动提取在舰载机起降、舰载武器发射、舰船物资补给和深海采矿作业等方面起着非常重要的作用,精确测量舰船升沉运动十分必要。本文首先在充分了解海浪属性及升沉运动产生原理基础上,建立了海浪扰动数学模型和升沉运动数学模型。其次,针对惯导系统高度通道不稳定特性,在导航解算中置惯导垂向速度和位移为零;针对半固定系垂向加速度中升沉信息同主动运动、系统误差的不同频率分布特性,引入数字滤波技术,通过两次积分与三次高通滤波实现升沉运动测量。接着,针对现有滤波方法存在相位误差和幅值误差的缺陷,进行高通滤波器的创新设计,提出了基于互补原理的无时延高通滤波器设计方法;并针对变化海况下的升沉测量需求,引入滑动窗口进行海况的实时监测与分析,实现了能跟随海况变化的自适应高通滤波器设计。最后,文章从计算机仿真和物理平台试验角度验证了升沉测量方案的有效性和新滤波算法的可行性。仿真结果表明,新滤波方法相比传统方法升沉测量误差缩减约10倍,相比固定参数不变方法缩减约0.5倍;物理试验表明,新滤波方法相比传统方法升沉误差缩减约2倍,相比固定参数不变方法测量精度提高了0.5倍。本文提出的升沉运动测量方案和自适应滤波方法能成功实现高精度、近似无时延的升沉测量,滤波器能根据不同海况实时、自适应调整滤波参数,具有良好的自适应能力,可以满足复杂海况下的舰船升沉运动测量需求。
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