笪良龙，王文龙，孙芹东，侯文姝

（海军潜艇学院，青岛 266199）

一种微型矢量水听器姿态测量系统

笪良龙，王文龙，孙芹东，侯文姝

（海军潜艇学院，青岛 266199）

矢量水听器姿态校正的通常做法是将姿态测量系统捷联安装在声纳平台上，这种方案无法准确测量矢量水听器的姿态变化。针对这个问题，设计了一种微型姿态测量系统，并将其捷联封装在矢量水听器内部。系统采用MEMS陀螺测量角速度，用毕卡迭代算法解四元数姿态更新方程。用MEMS加速度计和磁力计分别测量重力方向和磁北方向，再使用扩展卡尔曼滤波对解算姿态角进行实时校正。经测试，该系统横滚角和俯仰角的静态误差小于0.2°，航向角的静态误差小于0.8°。摇摆实验中，横滚角和俯仰角的动态相对误差小于 2.9%，航向角的动态相对误差小于 3.6%。海上试验结果证明该姿态测量系统应用于矢量水听器可明显提高目标方位估计的精度。

微型；姿态测量系统；扩展卡尔曼滤波；矢量水听器；目标方位估计

矢量水听器可以同步共点地测量水下声场中的声压标量信号和振速矢量信号，能够抗各向同性干扰和抗相干干扰、空间增益大，单个水听器就可实现对目标的定向，且具有体积小、重量轻、功耗低等优点，非常适合应用在晃动小平台上。矢量水听器探测到的振速是相对于其自身坐标系的矢量信息，然而由于海洋中洋流、内波、潮汐等复杂环境的影响，声纳平台以及矢量水听器的姿态会发生不间断的变化。……