李万里， 陈明剑， 张伦东， 陈 锐

(1.信息工程大学地理空间信息学院， 郑州 450001； 2.北斗导航应用技术协调创新中心， 郑州 450001)

自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)无论在军事还是民用领域都有广泛的应用。然而，目前可用于水下导航的技术仍然十分有限。全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)在陆地、空中及水面舰艇导航得到了广泛的应用，但是GNSS信号在水下很快会被阻隔。捷联式惯性导航系统(SINS)可以提供完备的导航参数，且更新频率高，是实现水下自主导航的一个重要手段。但是，由于惯性导航系统的误差会随时间累积，难以满足长航时高精度导航的需求，为此，需要额外的辅助传感器[1-3]。多普勒测速仪(DVL)是根据多普勒效应测量载体速度的仪器[4]。为实现水下远程、长航时、高精度自主导航，多采用惯导/多普勒(SINS/DVL)组合，以卡尔曼滤波的方式进行组合导航[5-7]。

DVL利用安装在载体上的超声换能器向海底发射超声波，并根据多普勒效应测量载体的速度。DVL的测速精度对组合导航的精度显然是至关重要的。然而，多普勒在使用的过程中，由于遇到鱼群、水下地形的突变等原因，DVL的测速精度会出现下降的情况[8]。若水深超过测速的工作范围，DVL只能获得相对于水流的速度，甚至出现失效的情况。为此，需要对DVL测速精度发生变化时的组合导航方法进行研究。目前，常用的手段主要有两种:一是多普勒测速精度下降或者多普勒失效时，通过载体的运动学模型代替DVL输出速度观测量[9],该方式可以在DVL失效的条件……