声呐湿端姿态检测及算法研究开题报告

全文总字数：3651字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的意义

声呐，即声音导航与测距（sound navigation and ranging），是一种利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测和通讯任务的电子设备。声纳系统主要包括干端（水上部分）和湿端（水下部分）两个部分。

现代声呐是水声学中应用十分广泛的一种技术，已经成为了和平时期人类认识、开发和利用海洋的重要手段。声呐系统的技术性能是影响声呐作战使用的内在因素，海洋环境是影响声呐使用性能的外在因素。在实际应用中，海浪引起航行平台颠簸、摇摆会导致声呐姿态的变化；海流会带来运动平台、水雷、声呐浮标等姿态的不稳定，会导致声呐基阵姿态、平台各部位应力的变化，从而导致声呐探测性能的不稳定，正是基于此问题开展研究。

本毕业设计利用惯性mems（微机电系统）传感器检测声呐湿端姿态。研究多传感器数据融合算法，包括姿态的初始化设置，解算出声呐湿端水下姿态姿态参数（方位角，俯仰角，横滚角），提供给声呐湿端姿态三维可视化软件，以便清晰、直观的观测和监控声呐湿端水下姿态的变化。在解算出的声呐湿端姿态参数的基础上，利用姿态补偿算法等先进技术可以实现声呐姿态的自动调整，以实现声呐工作在最佳状态，具有基础性的意义。

2. 研究的基本内容与方案

本毕业设计为了检测声呐湿端姿态，需要利用惯性mems（微机电系统）传感器（9轴传感器包括3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴磁力计）。惯性传感器包括加速度计（或加速度传感计）和角速度传感器（陀螺）以及它们的单、双、三轴组合imu（惯性测量单元）。

mems的加速度计是利用传感质量的惯性力测量的传感器，通常由标准质量块（传感元件）和检测电路组成。mems的陀螺仪，用来测量惯性空间在载体中的角速度或旋转角度的装置，测量角速度，具有高动态特性。对于偏航角度，由于偏航角和重力方向正交，无法用加速度计测量得到。因此还需要采用磁力计来校准测量偏航角度的陀螺仪的漂移值。

本毕业设计使用惯性mems传感器（9轴传感器包括3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴磁力计）检测声呐湿端的姿态。然而在实际应用中，需要把这些数据需要经过融合算法后，才能够被应用程序使用。所以要通过研究多传感器数据融合算法，包括姿态的初始化设置，解算出声呐湿端水下姿态姿态参数（方位角，俯仰角，横滚角）。

3. 研究计划与安排

第1周—第3周 搜集资料，撰写开题报告；

第4周—第5周 论文开题，研究传感器使用方法，学习数据融合算法；

第6周—第12周 调试硬件，使用算法处理数据，撰写论文初稿；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]贾森. 基于多mems传感器数据融合的室内定位算法的设计与实现[d].东南大学,2017.

[2]龚大伟. 微惯性姿态测量系统的mems传感器校准与补偿算法研究[d].重庆邮电大学,2016.

[3]王守宽. 基于mems低成本微型捷联惯性导航系统研究[d].北京理工大学,2016.