數(shù)據(jù)融合技術(shù)在動力定位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、近幾年來，隨著陸地資源供應(yīng)日趨極限，各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點逐步向海洋轉(zhuǎn)移。因為在浩瀚大海里，有著極其豐富的海水化學(xué)資源、海底礦產(chǎn)資源、海洋動力資源和海洋生物資源，另外海底電纜敷設(shè)、海底隧道、水下機(jī)器人作業(yè)等項目工程也越來越多。對海洋資源的開發(fā)利用逐漸成為各國關(guān)注的焦點，開發(fā)范圍也由淺海區(qū)域逐步向深海區(qū)域推進(jìn)，同時對資源開發(fā)和工程作業(yè)的技術(shù)設(shè)備也提出了更高的要求。動力定位技術(shù)就是適合深海礦產(chǎn)資源開發(fā)和深海作業(yè)的一項新技術(shù)，各國對于它的研究一直

2、都沒有中斷，從較早的近海捕魚船到現(xiàn)在的大型動力定位船舶，如深海采礦船、半潛式石油鉆井平臺等，對DP級別的要求也從DP-1發(fā)展到高級別的DP-3系統(tǒng)。DP-3系統(tǒng)更加注重對安全性和可靠性的要求，按照國際標(biāo)準(zhǔn)DP-3系統(tǒng)要求配備三套以上的位置參考系統(tǒng)。
　　 本文主要針對“大連開拓者”深海石油鉆井船的三種位置參考系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的研究，主要任務(wù)是運(yùn)用一種基于分布式濾波的加權(quán)平均算法，對動力定位系統(tǒng)中的三種位置參考系統(tǒng)中的傳感器的信息

3、進(jìn)行融合，從而提高其定位精度和系統(tǒng)的容錯性，力求在本船的動力定位控制系統(tǒng)設(shè)計方面給予一定的理論參考，并在系統(tǒng)安裝調(diào)試時提供有建設(shè)性的建議。首先在了解了動力定位和數(shù)據(jù)融合技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀之后，第二章對動力定位系統(tǒng)從定義、組成、功能等進(jìn)行了介紹,同時闡述了多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的分類、方法和原理，接著第三章詳細(xì)論述了動力定位系統(tǒng)中重要的組成單元——位置參考系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)，這是融合技術(shù)需要的原始數(shù)據(jù)的來源。由于位置參考系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型是建立在

4、定位船舶在風(fēng)浪流海洋環(huán)境的基礎(chǔ)之上，因此第四章對該船從運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的角度進(jìn)行了六自由度和三自由度的建模，并且模擬了海洋環(huán)境干擾力的數(shù)學(xué)模型，之后分別對三種位置參考系統(tǒng)進(jìn)行模型的建立，最后鑒于船舶的動力定位功能的實現(xiàn)需要多種傳感器的信息，而這些傳感器本身存在偏差而且在工作頻率、采樣坐標(biāo)等方面都存在差異，于是在第五章將位置參考系統(tǒng)傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波、剔除不合理數(shù)據(jù)、時間和空間對準(zhǔn)等環(huán)節(jié)之后，利用基于分布式濾波的加權(quán)平均算法進(jìn)行數(shù)據(jù)