基于紧组合的SINS/DVL/USBL导航算法

作者：章彩霞; 刘锡祥^*; 黄永江; 陈世杰; 陶育杰

来源：水下无人系统学报, 2023, 31(06): 847-855.

• 自主水下航行器
• 紧组合
• 捷联式惯导系统
• 多普勒测速仪
• 超短基线
• 信息融合

针对自主水下航行器在水下复杂环境下对于高精度、高可靠性的导航定位需求,提出了一种捷联式惯导系统(SINS)/多普勒测速仪(DVL)/超短基线(USBL)定位系统紧组合导航算法,构建了基于频移量测的SINS/DVL紧组合量测方程和基于相对测量信息量测的SINS/USBL紧组合量测方程,通过集中卡尔曼滤波的方法,对SINS、DVL和USBL的信息进行融合处理。针对水下复杂环境造成导航精度下降的问题,充分考虑DVL和USBL的数据野值情况,利用卡方检验法进行判断后对故障数据隔断处理,实时更新量测方程维数,保证系统精度。仿真验证可知,该算法对比其他不同组合模型算法具有较高的定位精度,对比传统的基于速度量测和相对位置量测的SINS/DVL/USBL集中滤波方法精度可提升约23%;在DVL数据失效时,定位误差较正常情况仅增长5.2%;在USBL数据失效时,定位误差较正常情况增长165.4%,鲁棒性和稳定性显著优于基于其他量测的SINS/DVL/USBL的集中滤波导航算法,可实现高精度和高可靠性的水下导航定位。

• 单位
  东南大学