魏延辉，刘 静，郝晟功

（哈尔滨工程大学 自动化学院，哈尔滨150001）

采用捷联惯性导航系统SINS（strapdown inertial navigation system）与多普勒计程仪DVL（doppler velocity log）组合能够实现完全自主导航、短时定位定向精度高、抗干扰能力强，是水下导航的最广泛的方式[1]。但是，复杂的水下环境会导致DVL 测速失准，甚至会出现信号短期中断现象，影响SINS/DVL组合导航系统的精度。

针对DVL 出现的测速失准现象，文中提出了一种改进的自适应滤波算法，引入χ2故障检测，当观测量存在异常时，通过设置自适应调节因子矩阵对先验状态均方误差矩阵进行自适应调节从而抑制误差。最后，通过仿真试验验证了所提算法能有效抑制DVL 测速失准时产生的误差， 并通过Kalman滤波、Sage-Husa 自适应滤波和改进的自适应滤波对比仿真试验，验证该方法的有效性。

1 SINS/DVL 组合导航数学模型

SINS/DVL 组合导航系统的误差模型分为SINS误差模型和DVL 误差模型2 部分[2]。由于SINS 的垂直通道不稳定且DVL 的垂直速度测量误差较大，故文中仅考虑水平通道问题。

根据SINS 长时间工作的误差特性， 选择状态变 量为：经度、纬度误差（δL，δλ），速度误差（δvx，δvy），平台失准角（α，β，γ），陀螺漂移（εx，εy，εz）。其误差微分方程为

式中：R 为地球半径；Ω 为地球自转角速度；λ 为当地纬度；Ax，Ay分别为加速度计测量值在当地地理坐标轴上的分量；βg为陀螺漂移反相关时间常数；wg为白噪声。

令DVL 速度偏移误差和偏流角误差用一阶马尔科夫过程来表示，刻度系数误差为常值[3]，则对DVL 速度偏移误差δvd， 刻度系数误差δc 及偏流角误差δΔ进行建模，有

式中：wd和wΔ分别为二者的激励白噪声。……