水下載體SINS/USBL組合導航濾波方法研究

于 浩，王彥國，胡小毛，王桂如

(天津航海儀器研究所，天津 300131)

水下載體SINS/USBL組合導航濾波方法研究

于 浩，王彥國，胡小毛，王桂如

(天津航海儀器研究所，天津 300131)

捷聯慣性導航系統(SINS)具有短期定位精度高的優點，但其定位誤差隨時間發散，超短基線(USBL)在其有效工作范圍內定位誤差不發散，且由于受作用距離及復雜水下環境的影響,其定位數據不連續，離散度大，野值多。水下載體導航采用SINS/USBL組合導航，可充分發揮各自的優勢。根據USBL量測信息的特性，給出了一種基于改進的帶觀測噪聲時變估計器的Sage-Husa自適應Kalman濾波方案，經實物數據仿真驗證了此濾波方案的有效性。

SINS;USBL;組合導航;Sage-Husa自適應濾波

0 引言

近年來在全世界范圍內，水下運載體(AUV、ROV)在環境監測和監督，河口、海港和管線的水下檢查，地質和生物勘察等方面的應用越來越廣泛。這些應用場合均要求使用低成本、緊湊、高性能的導航系統，能夠精確測量運載體的位置和姿態[1-2]。

SINS具有體積小、質量小、可靠性高的優點，隨著SINS成本的不斷降低，越來越多地裝備到了各類AUV和ROV中，用以替代原來的低精度羅經，為水下載體提供全天候、完全自主、不受外界干擾的全導航參數。SINS具有優異的短期精度，但其誤差會隨時間發散，通常使用其他量測信息來輔助SINS，構成組合導航系統，抑制誤差發散。最典型的就是SINS/GNSS組合導航系統，但GNSS信號無法到達水下，為了獲取GNSS校正信息需要水下載體定期上浮，消耗了過多的時間、動力及成本。使用聲學定位技術輔助，例如長基線(LBL)系統，需要繁瑣而耗時的布放、校準及回收；……