基于联邦滤波器的SINSGNSDVS水下组合导航研究.doc

基于联邦滤波器的SINS/GNS/DVS水下组合导航研究刘明雍1周志远1赵涛2(1.西北工业大学航海学院西安710072;)（2.中国兵器工业集团第二零二研究所咸阳712099)摘要：针对现有的水下导航系统不能全面满足AUV导航的需要为了提高水下航行器组合导航系统长时间远航程的隐蔽性可靠性及精度提出了一种基于联邦滤波器的惯性导航系统、地磁导航、多普勒速度声纳的组合导航方案并采用简化自适应卡尔曼算法对水下航行器组合导航系统进行误差估计解决了传统卡尔曼滤波容易发散的问题。仿真结果表明在SINS/GNS/DVS组合导航中采用该算法提高了定位精度保证了滤波的快速性验证了该算法的可行性和正确性。关键词：组合导航；自适应卡尔曼滤波器；地磁导航中图分类号：U666.11文献标志码：AResearchonSINS/DNS/DVSunderwaterintegratednavigationbasedonfederalfilterLiuMing-yong1ZhouZhi-yuan1ZhaoTao2CollegeofMarineNorthwestPolytechnicalUniversityShaanxiXi’an710072)(2.NO.202instituteofChinaordnanceindustrygroupcorporationShaanxiXiang-yang712099)Abstract:ConsideringofthefactthattheexistingunderwaternavigationsystemcannotcompletelystheneedsoftheAUVnavigation.InordertoenhancethelongrangeanddeepwaterabilityreliabilityandaccuracyoftheunderwatervehiclenavigationsysteminthispaperweproposeafilteralgorithmbasedontheFederationofinertialnavigationsystemconsistingofDopplerspeedsonarmagneticnavigationmethod.MeanwhileasimplifiedmethodisadoptedforadaptiveKalmanUnderwaterVehiclenavigationsystemerrorestimatestosolvethedivergenceproblemoftraditionalKalmanfilter.Thesimulationresultsshowthattheproposedmehodcanimporvethepositioningaccuracy.Moreoverthethespeedinessofthefilterisguaranteed.Inadditionthesimulationresultsalsodemonstratetheeffectivenessandcorrectnessofthealgorithm.Keywords:Integratednavigation;AdaptiveKalmanfilter;GeomagneticNavigation0引言当前水下组合导航定位普遍采用SINS/GPS/DVL方案。由于GPS信号在水下很快衰减故航行器需定期上爬到近水面使GPS天线露出水面来接收GPS的定位信息对由陀螺罗经和多普勒速度仪组成的自主导航系统进行位置校准。然而随着水下航行器的应用范围、下潜深度不断扩展特别是军事领域内对其隐蔽性的要求常规组合方案越来越难以满足需求。作为无源导航技术的地磁导航为实现这一目标提供了新的技术途径。国内外的研究中对地磁导航的研究有很多成果。文献[1]将测量的地磁异常场强度序列与事先存储的地磁异常图实时进行相关匹配确定飞机在地磁异常图上的经度和纬度；文献[2]中介绍了在对飞行弹体进行弹道控制中利用地磁探测滚转姿态来实时获取弹体的对地方位为弹体控制提供方位依据。但是地磁导航在水下导航方面的应用所做研究很少。考虑上述问题本文提出了一种SINS/GNS（地磁）/DVS组合方案该方法以地磁场模型解算地磁场强度的方式来得到精确位置信息辅以精确计时进而获