基于网络的AUV智能容错组合导航仿真系统

摘要

本发明提供的是一种基于网络的AUV智能容错组合导航仿真系统，由捷联惯导模拟器、GPS模拟器、DVL模拟器、AUV导航终端四部分构成。子导航系统与AUV导航终端通过IP网络建立连接，向AUV导航终端实时传输相关导航信息，并在AUV导航终端中完成故障检测及组合导航运算。各个子系统具备独立工作的特点，形成即插即用式AUV智能容错组合导航系统；突破了以往传统导航设备通过RS232串口接入组合导航终端，受串口个数限制的问题，达到多用户同时访问的目的，同时也代表了设备IP化的趋势，有效的节省了研发成本，对于研究组合导航系统以及后期导航系统的通信设计具有重要的工程应用意义。

主权项

一种基于网络的AUV智能容错组合导航仿真系统，其特征在于：由捷联惯导模拟器、GPS模拟器、DVL模拟器、AUV导航终端四部分构成；AUV导航终端由：a)AUV运动轨迹发生器、b)故障发生器、c)智能容错组合导航模块、d)轨迹生成模块、e)用户界面终端和f)通讯模块构成；其中，用户界面终端提供航行计划设置、传感器参数设置、故障设置、轨迹显示友好信息交互环境；AUV运动轨迹发生器根据用户设置的航行计划模拟AUV在海浪摇摆状态下的位置、速度、加速度、姿态信息；故障发生器负责触发捷联惯导、GPS、DVL突变与慢变故障；智能容错组合导航模块通过实时采集到的SINS位置速度姿态信息、GPS位置速度信息、DVL速度信息进行故障检测及信息融合，最终输出有效导航信息；轨迹生成模块按照传感器数据及最终组合数据实时绘制导航曲线；通讯模块通过IP网络与其它模拟器进行信息实时交互；DVL模拟器根据运动轨迹发生器进行DVL速度信息模拟，与AUV导航终端处于同一PC；捷联惯导模拟器、GPS模拟器分别通过IP网络与AUV导航终端建立socket连接，在导航过程中实时传递参数信息；所述的捷联惯导模拟器包括用户界面模块、运动仿真模块、惯性传感器仿真模块、杆臂干扰及噪声生成模块、故障发生模块、导航算法实现模块、通讯模块；其中，捷联惯导模拟器航行参数、故障参数由捷联惯导模拟器的用户界面模块设置，或者在AUV导航终端中进行设置；运动仿真模块根据航行计划及运行环境，模拟AUV在海浪摇摆状态下的位置、速度、加速度、姿态信息；杆臂干扰及噪声生成模块根据安装误差、常值漂移、随机漂移模拟传感器误差；故障发生模块根据捷联惯导模拟器或AUV导航终端设置的故障参数引入传感器慢变、突变故障；同时惯性传感器仿真模块实时模拟捷联惯导在该情况下的加速度计及陀螺输出值；导航算法实现模块根据惯性传感器仿真模块输出的加速度信息及角速度信息计算载体的位置、速度、姿态信息；通讯模块通过建立socket连接，获取AUV导航终端设置的航行计划以及与捷联惯导系统相关的传感器参数和故障参数；并将捷联惯导解算信息实时传输给AUV导航终端。所述的GPS模拟器包括用户界面模块、通讯模块、载体运动模型、卫星轨迹发生器、可见星预报模块、确定最佳星模块、GPS噪声与故障发生模块、解算接收点位置模块、通讯模块；GPS模拟器航行参数、故障参数由GPS模拟器的用户界面模块设置，或者在AUV导航终端中进行设置；运动仿真模块根据航行计划及运行环境，模拟载体位置、速度、加速度、姿态信息；卫星轨迹发生器由星历计算卫星瞬时位置，结合载体运动信息由可见星预报模块预测可见星，并确定最佳四颗星；GPS噪声与故障由GPS模拟器GPS噪声与故障发生模块或AUV导航终端生成，并通过伪距计算引入到由解算接收点位置模块得到最佳点位置信息中；通讯模块通过建立socket连接，获取AUV导航终端设置的航行计划以及与GPS系统相关的传感器参数和故障参数；并将GPS解算的位置速度信息实时传输给AUV导航终端。