李志炜, 岳 崴, 高胜峰, 蔡 鹏, 朱海荣

基于可观测度反馈的SINS/DVL组合导航算法

李志炜1, 岳 崴2, 高胜峰2, 蔡 鹏2, 朱海荣2

(1. 中国人民解放军91001部队, 北京, 100080; 2. 海军潜艇学院, 山东 青岛, 266199)

针对捷联惯导/多普勒计程仪(SINS/DVL)组合导航中部分系统状态对无人水下航行器(UUV)导航精度影响较大但可观测性相对较弱的问题, 提出一种基于可观测度反馈的SINS/DVL组合导航算法。该算法通过量化分析系统各状态参数的可观测性, 根据系统状态参数在不同机动状态下可观测度不同的特点, 构造基于可观测度反馈的自适应调节因子, 增加高可观测度时的系统状态参数的估计占比, 以此来提高组合导航滤波算法的适应性和滤波估计精度。利用湖试数据对上述算法的性能进行了验证。结果表明, 可观测度反馈滤波算法累积误差明显小于常规卡尔曼滤波算法, 在相同的精度要求下, 可延长水下SINS/DVL组合导航自主航行的时间。

无人水下航行器; 组合导航; 捷联惯导; 多普勒计程仪; 可观测度

0 引言

无人水下航行器(unmanned undersea vehicle, UUV)因其目标特征小、隐蔽性好、工作范围广的优点已逐渐成为探测海洋、利用海洋的重要工具, 而实时准确的导航信息是UUV顺利执行任务的基础[1]。受体积和成本的限制, 目前UUV搭载的导航系统通常为捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)与多普勒计程仪(Doopler velocity log, DVL)等辅助导航设备组合的形式[2-3]。

目前提高SINS/DVL组合导航系统定位精度的方法主要有2种: 一是使用改进的滤波算法, 文献[4]利用滤波收敛判据对Sage-Husa自适应……