严浙平, 宋金雪



模型辅助和洋流估计下的UUV导航定位方法

严浙平, 宋金雪

(哈尔滨工程大学自动化学院, 黑龙江哈尔滨, 150001)

针对深海航行中无人水下航行器(UUV)受多普勒测速仪(DVL)测距的限制, 无法进行对底跟踪的问题, 提出了洋流估计下的UUV动力学模型导航定位方法。利用基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的洋流估计方法, 解算出UUV作业海域洋流信息, 将洋流信息加入到UUV系统模型中, 对UUV动力学模型无法感知外界环境产生的误差进行了补偿, 从而提高了导航定位的精度。仿真结果证明了该算法的可行性以及有效性, 对未来UUV深海探索具有很好的实用性。

无人水下航行器(UUV); 动力学模型; 扩展卡尔曼滤波; 洋流估计; 导航定位

0 引言

《深海关键技术与装备》重点专项是我国“十三五”科技计划改革实施以来首批部署实施的重点研发计划。围绕进入深海-认知深海-探查深海-保障安全这一主线, 重点突破制约我国在深海领域发展能力的核心共性关键技术, 形成我国深海运载、探测装备谱系化和配套能力, 作业支持能力以及在深海油气和矿产资源开发方面的应用能力, 带动深海技术和装备产业的发展。全海深(最大工作水深11 000 m)无人水下航行器(unmanned undersea vehicle, UUV)研制、定位及探测技术是重点研究方向之一。

在海中执行任务时, UUV只有具备高精度的导航定位系统, 才能保证其安全作业并安全返回[1-2]。UUV常用的传统导航定位系统是利用多普勒测速仪(Doppler velocity log, DVL)、姿态传感器和压力传感器测量得到的UUV的速度信息、姿态角信息和深度信息, 从UUV已知的初始位置进行位置推算, 获得UUV的地理位置[3-4]。……