基于单信标的无人水下航行器导航算法及改进

摘要

基于单信标的无人水下航行器(UUV)导航算法具有所需潜标数量少、系统海上布放标校简单、维护成本较低等优点,结合UUV惯性导航系统后能够满足未来广域、低成本水下导航需求.针对单信标导航算法收敛速度较慢、非全局可观测等问题,提出增加目标径向速度观测量的单信标水下导航算法;分析了引入目标径向速度观测后的系统全局观测性,给出新的导航初值估计及跟踪方法;使用扩展卡尔曼滤波算法,建立4状态变量-3观测量(4SV-3OB)单信标导航模型,并通过数值仿真试验,得出4SV-3OB模型相较于传统单信标导航模型收敛时间减小约75％.仿真结果表明,增加目标径向速度作为系统观测量可有效简化单信标导航算法初值估计及跟踪流程,并能够显著减小导航算法收敛时间.