基于“速度+角速度”匹配的DVL/INS组合传递对准优化算法设计

发布时间：2021-04-06 00:24

　　针对全球导航定位系统（GNSS）多径效应明显、信号易受干扰等因素导致的主惯导参考速度信息可靠性差的问题,采用多普勒计程仪（DVL）辅助大型舰载试验平台上搭载的主惯性导航系统进行传递对准。考虑到大海域试验海况复杂,采用"速度+角速度"匹配方式、动态挠曲杆臂模型和DVL地理系系统误差模型构建系统方程。仿真结果表明,DVL辅助对准的结果明显优于没有设备辅助的对准结果,速度快且平稳性好。因此,在大型舰载平台实际试验过程中,DVL是实现平台传递对准技术的理想的外界辅助设备。 

【文章来源】：光学与光电技术. 2020,18(06)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

摇摆状态下的估计效果

第6期（b）挠曲变形角的估计图1摇摆状态下的估计效果Fig.1Estimationeffectinswingstate（a）安装误角的估计（b）挠曲变形角的估计图2匀加速运动状态下的估计效果Fig.2Estimationeffectunderuniformacceleration但是，由图1和图2可知，速度信息误差对水平安装误差角估计精度的影响要大于对垂向安装误差角估计精度的影响。这与惯性导航自对准平台失准角分析结果一致［8］。垂向安装误差角主要受东向陀螺仪漂移和东向加速度计零偏影响。因此，在摇摆和匀加速直线运动状态下，DVL辅助算法相比于没有外界辅助设备的算法收敛速度快，平稳性好，10s内可以实现收敛。在仿真结束时，摇摆状态下的水平安装误差角精度分别提高10"和1.6"；匀加速直线运动状态下水平安装误差角的精度分别提高26"和20"。该结果也表明舰船较大的机动方式有助于提高传递对准精度。水平对准精度提高的原因是主惯性导航的速度误差可以等效为一个常值矢量，其引起的常值误差无法由子惯性导航传递算法通过线性卡尔曼滤波技术滤除。所以相比于有辅助的算法而言，在传递对准结束时，子惯性导航安装误差角估计值相比于真实值存在一个稳态误差。因此，DVL的辅助可以消除主惯性导航存在的稳态误差，并且多普勒计程仪的系统误差可以通过姿态矩阵与系统误差阵相耦合，提高误差可观测性和主惯导速度参考信息的精度，从而获取更高精度的对准结果。6结论本文提出的传递对准优化算法为大型舰载试验平台在复杂海况下的快速传递对准提供了可能。根据仿真结果分析表明该方法能够有效地解决由主惯导速度误差引起的安装失准角估计误差。该方法引入了多普勒计程仪作为速度参考设备，解决了缺少GNSS信号校正主惯导参考速度的问题。地理系下的DVL误差模型提高了?

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于速度加角速度匹配的传递对准优化算法设计[J]. 蔡迎波.  光学与光电技术. 2019(02)

博士论文
[1]惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D]. 丁国强.哈尔滨工程大学 2010



本文编号：3120388