仪器仪表学报
儀器儀錶學報
의기의표학보
CHINESE JOURNAL OF SCIENTIFIC INSTRUMENT
2013年
6期
1346-1352
,共7页
张勋%边信黔%严浙平%王宏健%李举峰
張勛%邊信黔%嚴浙平%王宏健%李舉峰
장훈%변신검%엄절평%왕굉건%리거봉
海流剖面%UUV%辅助导航%卡尔曼滤波
海流剖麵%UUV%輔助導航%卡爾曼濾波
해류부면%UUV%보조도항%잡이만려파
current profile%unmanned underwater vehicle%aided navigation%Kalman filter
为了解决水下无人航行器(UUV)携带的测速传感器在失效情况下无法正常导航的问题,提出了一种基于海流剖面的UUV辅助导航方法.该方法首先采用实时性较好的卡尔曼滤波技术对海流剖面数据进行滤波,并引入小波变换方法辅助确定卡尔曼滤波器观测噪声方差、根据导航速度的变化动态计算过程激励噪声方差;然后建立海流剖面-导航速度关系数据库,从而反演UUV的导航速度,进而通过船位推算方法实现对UUV的辅助导航.为验证该方法的有效性,分别就海试时多普勒测速仪(DVL)测得的UUV速度数据1/2有效、1/10有效、1/20有效以及长时无效情况下进行计算分析,试验结果表明:在DVL声呐数据间隔有效的情况下,海流剖面辅助导航可以达到UUV的导航精度(CEP<0.5%)要求;且即使出现DVL声呐长时间得不到有效数据的情况,其导航精度也大大高于单纯使用UUV动力学模型进行辅助导航时的精度,说明海流剖面辅助UUV导航方法研究具有较大的意义.
為瞭解決水下無人航行器(UUV)攜帶的測速傳感器在失效情況下無法正常導航的問題,提齣瞭一種基于海流剖麵的UUV輔助導航方法.該方法首先採用實時性較好的卡爾曼濾波技術對海流剖麵數據進行濾波,併引入小波變換方法輔助確定卡爾曼濾波器觀測譟聲方差、根據導航速度的變化動態計算過程激勵譟聲方差;然後建立海流剖麵-導航速度關繫數據庫,從而反縯UUV的導航速度,進而通過船位推算方法實現對UUV的輔助導航.為驗證該方法的有效性,分彆就海試時多普勒測速儀(DVL)測得的UUV速度數據1/2有效、1/10有效、1/20有效以及長時無效情況下進行計算分析,試驗結果錶明:在DVL聲吶數據間隔有效的情況下,海流剖麵輔助導航可以達到UUV的導航精度(CEP<0.5%)要求;且即使齣現DVL聲吶長時間得不到有效數據的情況,其導航精度也大大高于單純使用UUV動力學模型進行輔助導航時的精度,說明海流剖麵輔助UUV導航方法研究具有較大的意義.
위료해결수하무인항행기(UUV)휴대적측속전감기재실효정황하무법정상도항적문제,제출료일충기우해류부면적UUV보조도항방법.해방법수선채용실시성교호적잡이만려파기술대해류부면수거진행려파,병인입소파변환방법보조학정잡이만려파기관측조성방차、근거도항속도적변화동태계산과정격려조성방차;연후건립해류부면-도항속도관계수거고,종이반연UUV적도항속도,진이통과선위추산방법실현대UUV적보조도항.위험증해방법적유효성,분별취해시시다보륵측속의(DVL)측득적UUV속도수거1/2유효、1/10유효、1/20유효이급장시무효정황하진행계산분석,시험결과표명:재DVL성눌수거간격유효적정황하,해류부면보조도항가이체도UUV적도항정도(CEP<0.5%)요구;차즉사출현DVL성눌장시간득불도유효수거적정황,기도항정도야대대고우단순사용UUV동역학모형진행보조도항시적정도,설명해류부면보조UUV도항방법연구구유교대적의의.