一种基于深度学习辅助的SINS/DVL组合导航方法 被引量：2

1

作者 匡兴红 黄傲威 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1810-1822,共13页

水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)导航定位精度一定上程度影响了AUV的工作效率,由于GNSS无法在水下使用,以捷联惯导系统/多普勒计程仪(SINS/DVL)的组合导航系统受到众多青睐。DVL在部分情况下会失效,若直接将DVL隔离,系... 水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)导航定位精度一定上程度影响了AUV的工作效率,由于GNSS无法在水下使用,以捷联惯导系统/多普勒计程仪(SINS/DVL)的组合导航系统受到众多青睐。DVL在部分情况下会失效,若直接将DVL隔离,系统将变为纯惯性导航系统,严重影响导航定位的精度。为了应对DVL在部分波束缺失的情况,提出了一种DLinear-informer辅助组合导航算法。通过DLinear对原始输入数据特有的分解方式,增强了算法对AUV非线性信息的提取与学习,提高了速度预测精度。实验结果表明:所提算法能够准确预测DVL失效期间丢失波束的速度,降低组合导航的位置误差,提高了系统的鲁棒性和定位精度。 展开更多

关键词 水下机器人 捷联惯导系统/多普勒计程仪 组合导航 波束缺失 DLinear-informer

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复杂水下环境中自适应粒子群优化的SINS/DVL组合导航方法 被引量：6

2

作者 王迪 王冰 +3 位作者 黄浩乾 王广才 刘锡祥 姚逸卿 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期1023-1029,1036,共8页

针对复杂水下环境中基于捷联惯性导航系统/多普勒计程仪(SINS/DVL)组合导航系统受干扰导致定位精度下降的问题,提出一种自适应粒子群优化的SINS/DVL组合导航方法。首先,针对模型中方差估计不一致问题,构建了基于状态变换原理的SINS/DVL... 针对复杂水下环境中基于捷联惯性导航系统/多普勒计程仪(SINS/DVL)组合导航系统受干扰导致定位精度下降的问题,提出一种自适应粒子群优化的SINS/DVL组合导航方法。首先,针对模型中方差估计不一致问题,构建了基于状态变换原理的SINS/DVL导航模型;其次,考虑到复杂水下环境中基于卡尔曼滤波的噪声难以估计问题,构造粒子滤波适应度函数,并设计了一种自适应粒子群优化算法;最后,对所提方法进行了仿真实验和湖试实验。实验结果表明:所提方法可以解决复杂水下环境中SINS/DVL组合导航系统受干扰导致定位精度不高的问题。相比于卡尔曼滤波方法、Huber鲁棒滤波方法,所提方法的水平位置误差最大值分别减少了49.56%和41.20%。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统/多普勒计程仪 组合导航 粒子群优化 鲁棒滤波

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AUV中SINS/DVL组合导航技术研究 被引量：9

3

作者 曹洁 刘繁明 +1 位作者 陈勤 高伟 《中国航海》 CSCD 北大核心 2004年第2期55-59,共5页

针对水下自主潜器的特点,重点介绍一种采用捷联惯导系统与多普勒计程仪的组合导航技术。通过引入多普勒计程仪提供的绝对速度,提出了输出校正与反馈校正相结合的混合校正集中卡尔曼滤波方案,仿真结果证明该方案可有效提高系统导航精度。

关键词 组合导航技术 船舶 捷联惯导系统 多普勒计程仪 混合校正

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外杆臂效应对于船用捷联惯导罗经对准影响分析 被引量：3

4

作者 姜述强 刘繁明 +2 位作者 魏风梅 张强 黄磊 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期174-181,共8页

捷联惯导系统在动基座罗经对准中需要计程仪提供速度,然而计程仪(位于船底部)和捷联惯导系统(位于罗经室)之间存在的外杆臂效应使得计程仪提供的速度存在误差.为分析外杆臂效应对动基座罗经对准性能的影响,推导了船舶纵摇、横摇、转弯... 捷联惯导系统在动基座罗经对准中需要计程仪提供速度,然而计程仪(位于船底部)和捷联惯导系统(位于罗经室)之间存在的外杆臂效应使得计程仪提供的速度存在误差.为分析外杆臂效应对动基座罗经对准性能的影响,推导了船舶纵摇、横摇、转弯情况下,外杆臂效应导致的速度误差表达式,同时,建立了速度误差与罗经对准误差角之间的关系,进一步推得外杆臂效应速度误差对于罗经对准的影响.理论分析与仿真表明:外杆臂效应会引起罗经对准水平和方位对准误差,该误差与摇摆和转弯的幅度,外杆臂的长度构成递增关系. 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 动基座 罗经对准 计程仪 外杆臂效应

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SINS/DVL组合导航技术综述 被引量：8

5

作者 王博 刘泾洋 刘沛佳 《导航定位学报》 CSCD 2020年第3期1-6,22,共7页

为了进一步研究水下导航技术,对广泛使用的自主水下航行器导航技术中的捷联惯导系统(SINS)和多普勒计程仪(DVL)组合导航系统进行阐述:介绍SINS和DVL的独立性、自主性、隐蔽性和高精度等特点;给出SINS/DVL组合导航系统中关键技术的应用... 为了进一步研究水下导航技术,对广泛使用的自主水下航行器导航技术中的捷联惯导系统(SINS)和多普勒计程仪(DVL)组合导航系统进行阐述:介绍SINS和DVL的独立性、自主性、隐蔽性和高精度等特点;给出SINS/DVL组合导航系统中关键技术的应用及研究现状,包括多源信息滤波融合技术、误差标定技术和初始对准技术;最后讨论水下SINS/DVL组合导航技术的未来研究热点。 展开更多

关键词 惯性导航系统 多普勒计程仪 多源滤波融合 误差标定 初始对准

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基于状态变换卡尔曼滤波的DVL/SINS组合导航算法 被引量：7

6

作者 靳凯迪 柴洪洲 +2 位作者 宿楚涵 向民志 李明 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期3624-3631,共8页

针对捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system,SINS)误差定义存在的坐标系不一致的问题,将速度误差统一投影在真实导航坐标系中,基于状态变换Kalman滤波推导了更严密的SINS姿态、速度和位置误差方程。进一步地,在新定义... 针对捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system,SINS)误差定义存在的坐标系不一致的问题,将速度误差统一投影在真实导航坐标系中,基于状态变换Kalman滤波推导了更严密的SINS姿态、速度和位置误差方程。进一步地,在新定义的速度误差和SINS误差方程的基础上,构建了改进的多普勒计程仪(Doppler velocity logger,DVL)/SINS组合导航卡尔曼滤波状态模型和量测模型。仿真和船载实验表明,与常规DVL/SINS卡尔曼滤波模型相比,所提算法可以处理传统DVL/SINS误差模型中坐标系不一致问题的影响,可在一定程度上提高组合导航系统的性能。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 多普勒计程仪 组合导航 误差方程 卡尔曼滤波

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远程AUV组合导航技术研究 被引量：3

7

作者 张建会 李俊 +2 位作者 王涛 潘英 井炜 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2006年第S1期183-184,188,共3页

AUV通常采用SINS/DVL组合导航系统导航,然而在大航程时存在很大的定位误差。针对远程AUV的大航程及在水下状态自主航行存在的同题,提出定时引入GPS信息达到提高导航精度目的。文中重点介绍一种采用SINS/DVL/GPS水下组合导航方式,通过定... AUV通常采用SINS/DVL组合导航系统导航,然而在大航程时存在很大的定位误差。针对远程AUV的大航程及在水下状态自主航行存在的同题,提出定时引入GPS信息达到提高导航精度目的。文中重点介绍一种采用SINS/DVL/GPS水下组合导航方式,通过定时引入GPS信息,提出组合滤波器设计方案,仿真结果验证了此设计方案可有效提高系统导航定位精度。 展开更多

关键词 自主式水下航行器 捷联惯性导航系统 多普勒速度计 GPS 组合导航

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基于SUKF滤波的INS/DVL组合导航研究 被引量：1

8

作者 孙睿智 葛德宏 高启孝 《中国舰船研究》 2008年第6期57-60,共4页

惯性导航系统(INS)长时间自主工作存在误差积累,采用INS与多普勒速度计程仪(DVL)组合的方案导航。针对组合导航系统状态维数较高,采用算法实现和估计精度优于传统扩展卡尔曼滤波的尺度变换模式的UKF(SUKF)方法。仿真结果表明,采用SUKF... 惯性导航系统(INS)长时间自主工作存在误差积累,采用INS与多普勒速度计程仪(DVL)组合的方案导航。针对组合导航系统状态维数较高,采用算法实现和估计精度优于传统扩展卡尔曼滤波的尺度变换模式的UKF(SUKF)方法。仿真结果表明,采用SUKF滤波方法实现INS/DVL组合导航是可行的。 展开更多

关键词 惯性导航系统(INS) 多普勒速度计程仪(DVL) 仿真

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波束故障条件下基于ST-EKF的SINS/DVL紧组合导航优化方法 被引量：1

9

作者 冉昌艳 祝执 +2 位作者 王伟 罗志会 朱倚娴 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期996-1003,共8页

针对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的捷联惯性导航系统/多普勒测速仪(SINS/DVL)紧组合导航系统中出现波束故障时,采用波束频移信息重构的故障处理方案会引起量测噪声特性变化,导致导航精度降低的问题,提出了一种波束故障条件下基于状态变换... 针对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的捷联惯性导航系统/多普勒测速仪(SINS/DVL)紧组合导航系统中出现波束故障时,采用波束频移信息重构的故障处理方案会引起量测噪声特性变化,导致导航精度降低的问题,提出了一种波束故障条件下基于状态变换扩展卡尔曼滤波(ST-EKF)的SINS/DVL紧组合导航优化方法。根据四波束Janus阵列的结构特性,提出适用于紧组合导航系统的目标函数,并采用粒子群优化算法对系统噪声协方差矩阵和量测噪声协方差矩阵进行实时优化。仿真实验结果表明,与基于EKF的SINS/DVL紧组合导航系统相比,所提方法的定位精度提高了70.4%,有效提高了波束故障条件下组合系统的导航精度。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统/多普勒测速仪紧组合导航 状态变换扩展卡尔曼滤波 粒子群优化 波束多普勒频移重构

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DVL/SINS松紧组合的等价性分析及改进的虚拟波束辅助紧组合算法

10

作者 靳凯迪 柴洪洲 宿楚涵 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期2107-2116,共10页

系统地研究了不同波束可用情况下的多普勒计程仪(Doppler velocity logger,DVL)/捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system,SINS)紧组合导航算法。证明了3个或4个波束可用情况下,DVL/SINS波束域紧组合的定位精度与三维速... 系统地研究了不同波束可用情况下的多普勒计程仪(Doppler velocity logger,DVL)/捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system,SINS)紧组合导航算法。证明了3个或4个波束可用情况下,DVL/SINS波束域紧组合的定位精度与三维速度松组合系统具有等价性,并给出了松组合中量测协方差阵的确定方法。针对紧组合系统定位精度随可用波束减少而降低的问题,考虑DVL的误差参数,基于载体运动约束和压力深度计提出一种改进的虚拟波束辅助紧组合算法。实验结果表明,3个或4个波束可用时的松组合与紧组合的定位精度等价;改进的虚拟波束辅助紧组合算法可以准确跟踪故障的波束速度,有效提升了不同波束可用情况下紧组合的定位精度。 展开更多

关键词 多普勒计程仪 捷联惯性导航系统 组合导航 等价性分析 虚拟波束构建

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动态环境下舰船瞬时线运动测量方法研究 被引量：3

11

作者 孙伟 孙枫 杨琳 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期839-844,共6页

针对动态环境下舰船瞬时运动信息对其自身操纵性的影响,提出一种舰船运动信息的即时测量方法。分析了航行状态下舰船运动情况,总结了测量瞬时运动的实施方案并给出运用于测量瞬时速度信息的数字高通滤波器具体参数,并利用计程仪辅助惯... 针对动态环境下舰船瞬时运动信息对其自身操纵性的影响,提出一种舰船运动信息的即时测量方法。分析了航行状态下舰船运动情况,总结了测量瞬时运动的实施方案并给出运用于测量瞬时速度信息的数字高通滤波器具体参数,并利用计程仪辅助惯性导航系统实现对测量结果的进一步强化。结合舰船工作环境设计了转台试验,结果表明:提出的动态环境下舰船瞬时速度测量方法具有较高的工程实践意义。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 升沉 多普勒 高通滤波 仿真

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基于位置观测信息的Davenport四元数DVL标定方法 被引量：1

12

作者 唐洪琼 许江宁 +2 位作者 史文策 何泓洋 李方能 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期3640-3648,共9页

多普勒计程仪(Doppler velocity log,DVL)能够实时为捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system,SINS)提供外部速度辅助信息,准确稳定的DVL标定工作对提升SINS/DVL组合导航系统的性能具有重要意义。为有效解决此问题,提出... 多普勒计程仪(Doppler velocity log,DVL)能够实时为捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system,SINS)提供外部速度辅助信息,准确稳定的DVL标定工作对提升SINS/DVL组合导航系统的性能具有重要意义。为有效解决此问题,提出了一种基于位置观测信息的Davenport四元数标定方法。在所提方法中,通过基于多普勒测速原理的位置观测推算标定刻度因子误差以减小速度量测噪声的不利影响,利用基于Davenport四元数方法的位置观测矢量方程解算标定安装角误差以增强旋转矩阵求解的稳定性。船载湖试结果表明,相比于现有方法,所提标定方法在简单和复杂的机动情况下均具有更高的准确度和更好的稳定性。 展开更多

关键词 多普勒计程仪 捷联式惯导系统 误差标定 组合导航

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基于SINS/USBL/DG的水下动态重力测量 被引量：1

13

作者 熊志明 杨柏楠 +2 位作者 曹聚亮 蔡劭琨 于瑞航 《海洋测绘》 CSCD 北大核心 2023年第1期15-18,23,共5页

水下重力信息在深水油气勘探和潜航器辅助导航中发挥着重要作用。多普勒测速仪(DVL)由于工作范围受限无法时刻输出有效的数据,若作为水下传感器用于重力测量会影响数据处理的可靠性和准确性。针对这一难题,提出了一种基于捷联式惯性导... 水下重力信息在深水油气勘探和潜航器辅助导航中发挥着重要作用。多普勒测速仪(DVL)由于工作范围受限无法时刻输出有效的数据,若作为水下传感器用于重力测量会影响数据处理的可靠性和准确性。针对这一难题,提出了一种基于捷联式惯性导航系统(SINS)/超短基线定位系统(USBL)/深度计(DG)组合导航的水下动态重力测量方法。该方法无需利用外部高精度的速度观测就能实现动态重力测量,摆脱了水下动态重力测量对DVL的依赖,在某海域进行了水下动态重力测量试验以验证新方法的有效性。试验结果证明,重复线内符合精度可以达到1 mGal的水平。 展开更多

关键词 水下动态重力测量 多普勒测速仪 捷联式惯性导航系统 超短基线定位系统 深度计

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