遠程AUV組合導航濾波算法研究.pdf

1、對于遠程自主水下航行器而言，由于其遠程性和自主性，加之水下環(huán)境復雜，其導航和定位的精度很難保證。為了提高導航的精度，除了提高硬件設備性能外，高效、精確的濾波估計算法也是提高導航精度的一個有效手段。高效、精確的算法可以有效延緩誤差的增長速度，從而達到提高導航精度的效果。本文在“潛航—水面校正—潛航”的導航模式上，利用SINS/DVL組合導航系統(tǒng)作為水下導航，SINS/GPS組合導航系統(tǒng)作為水面校正系統(tǒng)，利用改進的Kalman濾波算法、無逆

2、陣計算的Kalman濾波算法、改進的自適應Kalman濾波算法，對組合導航系統(tǒng)濾波算法進行了設計與仿真研究。本文的具體工作如下： 1.研究了Kalman濾波的基本算法(廣義的Kalman濾波)，并在此基礎上給出了改進的Kalman濾波算法，分別對濾波增益K和一步預測陣P0進行改進，提高了濾波算法及時跟蹤航行器狀態(tài)的能力和穩(wěn)定性；改進了經(jīng)典濾波算法中逆陣的計算方法，使濾波增益中的逆陣計算變?yōu)闊o逆計算，提高了濾波算法的計算效率。研究

3、了自適應Kalman濾波算法和強跟蹤自適應濾波算法，并在此基礎上結合了二者的優(yōu)點，給出了高精度、高穩(wěn)定性的改進自適應Kalman濾波算法。 2.以SINS/DVL組合導航系統(tǒng)作為遠程AUV的水下導航系統(tǒng)，分析了捷聯(lián)慣導系統(tǒng)(SINS)和多普勒測速系統(tǒng)(DVL)的誤差，利用Kalman濾波開始數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、誤差較大的特性設計了具有輸出校正和反饋校正的混合濾波器結構，并在此基礎上利用改進的Kalman濾波算法設計了組合導航系統(tǒng)的濾波器

4、，同時給出了仿真研究。仿真結果表明，改進的濾波算法具有穩(wěn)定性高，計算效率高和較高的抑制定位誤差的能力。 3.以SINS/GPS組合導航系統(tǒng)作為遠程AUV的水面校正系統(tǒng)，分析了全球定位系統(tǒng)(GPS)的誤差，在輸出校正和反饋校正相結合的混合濾波器結構的基礎上，利用改進的自適應Kalman濾波算法設計了SINS/GPS組合導航系統(tǒng)的濾波器，并進行了仿真研究。仿真結果表明，改進的自適應Kalman濾波具有較強的跟蹤能力、穩(wěn)定性和精確性，