慣性-多普勒組合導航回溯算法研究.pdf

1、慣性/多普勒組合導航是實現(xiàn)水下自主導航的主要方式。由于僅有載體系下的多普勒速度觀測，水下導航信息源少、環(huán)境復雜，如何實現(xiàn)誤差參數(shù)精確標定、快速對準與高精度導航仍然面臨以下挑戰(zhàn)：
　　1.水下航行標定模式下，慣性/多普勒組合導航初始對準精度影響多普勒測速誤差標定精度，而反過來多普勒測速誤差也會帶來慣性/多普勒組合導航初始對準誤差，存在一定的耦合。
　　2.僅有載體系下的多普勒速度觀測時，受方位可觀測度弱的影響，動基座對準快速性

2、與對準精度間的矛盾突出。
　　3.總的初始對準時間受限的情況下，粗對準時間和精對準時間的矛盾：動基座條件下，粗對準時間短，精對準將面臨大失準角問題；粗對準時間長，失準角小，但精對準時間短了。
　　4.無位置觀測信息條件下，水下慣性/多普勒組合導航誤差參數(shù)在線估計與位置誤差修正問題。
　　論文針對上述實際問題，提出并開展了基于回溯的多普勒測速誤差精確標定、動基座快速對準、組合導航誤差參數(shù)在線估計理論方法研究，主要工作和創(chuàng)

3、新點如下：
　　1.對于水下航行器定期上浮的在線標定模式，提出了基于姿態(tài)回溯的多普勒測速誤差標定模型和算法，顯著減小了由初始對準帶來的姿態(tài)誤差對標定精度的影響，保證了標定算法在復雜海況下的魯棒性。論文提出的兩點在線標校算法，起始點已知條件下，只需一次上浮即可完成在線標定。
　　2.提出了多普勒輔助下基于回溯的動基座快速優(yōu)化對準模型和算法。對于僅有多普勒輔助、無位置觀測量的情況，論文通過回溯算法，解決了對準過程中的導航定位問題

4、。同時，通過比較研究，采用交叉取點的方式提高了優(yōu)化對準的精度。
　　3.提出了多普勒輔助下基于回溯的卡爾曼濾波動基座快速對準模型和算法。分析了慣性/多普勒組合導航卡爾曼濾波對準過程中，航向誤差可觀測度弱、收斂緩慢的問題。為解決粗對準時間與精對準時間的矛盾并提高對準精度，論文提出了新的回溯對準方法。在粗對準的過程中存儲一定的數(shù)據(jù)用于之后的回溯精對準，相當于延長了粗對準和精對準的時間，改善了動基座對準精度，提高了對準的快速性。由于慣導

5、的高更新率，直接回溯將需要存儲大量的數(shù)據(jù)。針對該問題，論文提出了一個新的慣性系下的卡爾曼濾波精對準模型。粗對準過程中僅需要存儲少量的數(shù)據(jù)即可完成之后的回溯精對準，解決了回溯對準算法的實時應用問題。
　　4.提出了多普勒輔助下的大失準角對準模型和UKF濾波算法。論文從對準的快速性、精度、及對準的魯棒性上對大失準角UKF濾波對準和以上兩種基于回溯的對準方法進行了實驗驗證比較。
　　5.提出了慣性系回溯組合導航及參數(shù)估計模型和算法