张 凯 赵建虎 陈 卓

1)武汉大学测绘学院，武汉 430079

2)中兵勘察设计研究院，北京100053

1 引言

水下地形匹配导航作为惯性导航(INS)的一种重要辅助手段，以其无积累、自主性和隐蔽性强等特点备受关注［1－7］。目前，水下地形匹配的常用方法为基于贝叶斯方法的连续滤波估计［8－10］，然而，这些算法各有其局限性。点群滤波对计算处理单元的要求较高，尤其是当参数估计的维度从二维增加到三维时，其计算负担重。以此相反，粒子滤波由于其原理特性，适用于高维度的贝叶斯连续估计，但为了保证计算精度和防止样本贫化，也产生了计算速度和滤波性能之间的矛盾。与此相反，基于等值线的互相关地形匹配则不存在上述问题，且具有不受深度方向系统误差影响的优点。但是该方法容易受到误匹配结果的影响，从而影响连续定位的精度和稳定性。为此，本文给出了一种互相关水下地形匹配导航算法，以期提高匹配导航解的可靠性。

2 水下地形导航原理

水下地形导航系统的状态方程和量测方程可分别表示为:

其中水下载体的位置状态向量通常表示为

式中ut代表由在不同水下地形匹配观测历元中INS所提供的状态改变量，rt是由INS 漂移率和历元间航行距离所决定的传播过程噪声，服从正态分布N(0，Qt)，其中Qt为传播噪声水平。与此相对，地形匹配导航的测量更新过程则由式(2)描述。在式(2)中，yt表示由声呐系统在当前实际位置获取的水下地形测量值，h(xt)则代表当前位置估值xt在地形模型h(·)中所对应的水深值，et表示yt的测量噪声，服从正态分布N(0，σe)2。……