[发明专利]一种船舶动力定位卡尔曼滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及动力定位控制领域，具体涉及一种船舶动力定位系统中的滤波方法。

背景技术

滤波是船舶动力定位系统需要考虑的重要问题。船舶动力定位系统利用状态观测器或滤波器从含有噪声的位置和艏向测量值中重构低频运动部分，其功能在于确保推进器系统只对慢变干扰力进行抵抗，而将一阶波浪力引起的高频振荡运动排除在反馈控制回路之外，从而降低机械结构磨损。目前船舶动力定位系统的滤波方法都是认为船舶速度和加速度是不可测量的，如船舶非线性无源观测器、反步观测器。上述滤波方法可以对测量的船舶位置数据进行滤波并能分离出船舶所需要的低频位置，其中在对船舶速度的估计中，它们是通过对位置进行积分运算来获得不可测量的船舶速度。由于这些滤波方法只依靠单一的位置数据进行估计，因此在一定程度上限制了滤波器的性能，可见，如果可以利用船舶位置和其它测量数据共同对船舶速度进行估计，将会一定程度上提高滤波器的性能。

随着深海资源的不断开发和发现，海上作业对船舶动力定位系统的定位精度要求越来越高，如果滤波器的滤波性能如果能够得到改善，将会在一定程度上提高动力定位系统的定位精度。目前惯性导航元件的精确性得到了不断的提高，船舶加速度信息已经可以得到精确的测量。如果滤波器可以利用测量的位置和加速度信息对船舶运动速度进行综合估计，将会在一定程度上提高动力定位系统的定位性能，因此急需发明一种能够利用测量的船舶位置和加速度量去综合估计船舶低频位置、速度和加速度的滤波方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种依靠船舶位置和加速度信息去综合估计位置、速度和加速度的滤波方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明包括如下步骤：

（1）测量船舶的位置和加速度，并将数据转化到统一的坐标系下；

（2）建立包含高频加速度的船舶模型

ξ·=Apwξ+Epww1a·=Aawa+Eaww2η·p=vMv·+Dv=bp+τ+w3bp=w4ηw=Cpwξy1=ηp+ηw+v1y2=γv·+Cawa,]]>