基于DVL辅助的SINS动基座对准算法的研究

摘要

在水下导航应用中,多普勒计程仪(Doppler velocity log,DVL)/捷联惯性导航系统(Strapdown inertial navigation system,SINS)是一种常用的组合导航方法.因为水下运动环境的存在和缺乏GPS的辅助,目前仍很难在水下完成动基座对准.本文提出一种完整的动基座姿态和位置的对准方案.通过研究机体坐标系的速率更新方程和它的积分形式,姿态粗对准成为一个基于最优化的姿态估计问题.机体坐标系速率和地球坐标系位置分开处理后,位置对准问题变成一个解方程的问题.本文通过仿真和湖试验证算法.试验结果表明:在60秒内,航向误差可以控制在大约10度,俯仰和横滚角误差可以控制到0.05度.在这种姿态误差水平下,使用基于无迹卡尔曼滤波的精对准,可在240秒内使航向达到1度的精度.最终的位置误差可以达到航行距离的1.5％.这个方案也可以适用于其他机体坐标系速率辅助的SINS对准.