一種基于集中濾波的SINS/DVL/USBL水下組合導(dǎo)航算法

張亞文,莫明崗,馬小艷,江 薇

(北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所, 北京 100074)

一種基于集中濾波的SINS/DVL/USBL水下組合導(dǎo)航算法

張亞文,莫明崗,馬小艷,江 薇

(北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所, 北京 100074)

針對(duì)水下運(yùn)載體的長(zhǎng)時(shí)間高精度導(dǎo)航問題,提出一種基于集中濾波的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)/聲學(xué)多普勒測(cè)速儀(DVL)/超短基線(USBL)水下組合導(dǎo)航方法,建立了桿臂在線估計(jì)的SINS/DVL速度觀測(cè)模型和SINS/USBL相對(duì)量測(cè)信息觀測(cè)模型,并利用參考信息判定結(jié)果實(shí)時(shí)更新量測(cè)方程及維數(shù),既能保證精度,還能一定程度上減少運(yùn)算量。理論仿真和湖面試驗(yàn)表明,本算法能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間高精度的水下導(dǎo)航定位,具有可行性。

組合導(dǎo)航;集中Kalman濾波;SINS;DVL;USBL

0 引言

相對(duì)陸空導(dǎo)航,水下導(dǎo)航因具有環(huán)境復(fù)雜、信息源少、隱蔽性要求高等特點(diǎn)而格外困難[1]。目前國(guó)際常用的水下導(dǎo)航定位技術(shù)手段有慣性導(dǎo)航技術(shù)、DVL航位推算、水聲定位技術(shù)以及組合導(dǎo)航技術(shù)等[2]。單一的導(dǎo)航系統(tǒng)由于自身存在的不足,已無法滿足現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)高精度高可靠性的要求,例如,捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)能夠?yàn)樗逻\(yùn)載體提供完備導(dǎo)航信息,但其誤差隨時(shí)間積累;多普勒測(cè)速儀雖能夠測(cè)得高精度的速度信息,但位置誤差仍隨航程積累;超短基線(USBL)水聲定位系統(tǒng)雖能夠測(cè)量應(yīng)答器相對(duì)于基陣的相對(duì)位置信息[3],但需要結(jié)合慣導(dǎo)的航向姿態(tài)信息才能完成導(dǎo)航[4-5]。

組合導(dǎo)航技術(shù)利用兩種或兩種以上的非相似導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)同一導(dǎo)航信息做測(cè)量并解算以形成量測(cè)量,從這些量測(cè)量中計(jì)算出各導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差并校正[6],能夠提高水下航行器的提導(dǎo)航精度?！?br>