SINS∕LBL组合导航序贯滤波方法.pdf

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1、第３８卷第５期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ５２０１７年５月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｙ．２０１７ＳＩＮＳ／ＬＢＬ组合导航序贯滤波方法高胜峰，陈建华，朱海（海军潜艇学院青岛２６６１９９）摘要：在长基线水声定位系统（ＬＢＬ）实际应用过程中，由于信标作用距离限制、障碍物遮挡等多种原因，使得水下无人航行器（ＵＵＶ）可能无法接收到所有信标的应答信号而产生量测更新延迟问题。对ＵＵＶ在无法接收到所有信标信号时的导航滤波算法进行了研究；结合捷联惯性导航系统（ＳＩＮＳ）误差模型和声速误差，建

2、立了ＳＩＮＳ／ＬＢＬ组合导航模型，并将异步量测序贯处理方法引入该模型，实现了ＳＩＮＳ／ＬＢＬ组合导航滤波算法的实时量测更新；通过湖上试验数据分析，对比了ＳＩＮＳ／ＬＢＬ组合导航序贯滤波方法与常规方法的位置误差。结果表明，该方法即使在应答信号有缺失的情况下，仍然能够利用有限的应答信号量测值进行实时量测更新，保障了组合导航的精度。关键词：组合导航；序贯滤波；水下无人航行器；捷联惯导；长基线中图分类号：Ｕ６６６．１ＴＨ８９文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５８０．５０ＳｅｑｕｅｎｔｉａｌｆｉｌｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎＳＩＮＳ／

3、ＬＢＬｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎＧａｏＳｈｅｎｇｆｅｎｇ，ＣｈｅｎＪｉａｎｈｕａ，ＺｈｕＨａｉ（ＮａｖｙＳｕｂｍａｒｉｎｅＡｃａｄｅｍｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１９９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅｔｏｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｂｅａｃｏｎｏｐｅｒａｔｉｎｇ，ｓｔｕｍｂｌｉｎｇｂｌｏｃｋ，ｅｔｃ．ｉｎｌｏｎｇＢａｓｅＬｉｎｅ（ＬＢＬ）ａｃｏｕｓｔｉｃｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅＵｎｍａｎｎｅｄＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＶｅｈｉｃｌｅ（ＵＵＶ）ｍａｙｎｏｔｒｅｃｅｉｖｅｔｈｅｅｎｔｉｒｅ

4、ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｉｇｎａｌｓ，ａｎｄｃａｕｓｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｐｄａｔｅｄｅｌａｙ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｔｈｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｆｉｌｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｔｈｅａｂｏｖｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＣｏｍｂｉｎｅｄｔｈｅｅｒｒｏｒｍｏｄｅｌｏｆＳｔｒａｐｄｏｗｎＩｎｅｒｔｉａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ（ＳＩＮＳ）ａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆｓｏｕｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｔｈｅＳＩＮＳ／ＬＢＬｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｂｕｉｌｔ．Ａｎａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｅａｓ

5、ｕｒｅｍｅｎｔｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｏｔｈｅＳＩＮＳ／ＬＢＬｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄａｃｈｉｅｖｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｐｄａｔｅｉｎｔｉｍｅ．ＴｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｆｉｌｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎＳＩＮＳ／ＬＢＬｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｉｓｃ

6、ｏｍｐａｒｅｄｖｉａｌａｋｅｔｒｉａｌｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｐｅｒｆｏｒｍｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｐｄａｔｅｔｉｍｅｌｙｕｓｉｎｇｌｉｍｉｔｅｄｏｂｓｅｒｖｅｄｖａｌｕｅｓｏｆｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｉｇｎａｌａｎｄｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｅｖｅｎｗｈｅｎｓｏｍｅｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｉｇｎａｌｉｓｍｉｓｓｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｆｉｌｔｅｒ；ｕｎｍａｎｎｅｄｕ

7、ｎｄｅｒｗａｔｅｒｖｅｈｉｃｌｅ（ＵＵＶ）；ｓｔｒａｐｄｏｗｎｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ（ＳＩＮＳ）；ｌｏｎｇｂａｓｅｌｉｎｅ（ＬＢＬ）素。目前ＵＵＶ采用的水下导航定位系统主要是捷联惯１引言性导航系统（ｓｔｒａｐｄｏｗｎｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ＳＩＮＳ），但是惯导系统存在误差发散和随时间积累的问题，需要［１］水下无人航行器（ｕｎｍａｎｎｅｄｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｖｅｈｉｃｌｅ，对其进行校正。传统的方法是要求水下航行器浮出水ＵＵＶ）以其体积小、工作范围广、隐蔽性好的优点，在海洋面，

8、接收ＧＮＳＳ信号实现校正，但是浮出水面的过程将极探测及保护等任务中，均扮演着重要的角色。在ＵＵＶ执大影响水下航行器的隐蔽性和任务执行的连续性。而利行任务时，为了确保其收集的数据的有效性，必须准确地用水声定位系统对惯导系统误差进行校正时，避免ＵＵＶ知道ＵＵＶ的位置、航向等导航信