一种SINS/超短基线组合定位系统安装误差标定算法 被引量：6

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作者 张涛 翁铖铖 +1 位作者 李默涵 李瑶 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期349-356,396,共9页

超短基线设备由于尺寸小,使用灵活,在水下导航定位中常与惯性设备进行组合导航。为了标定出超短基线坐标系与载体坐标系之间存在的安装误差,提出了一种基于小角度近似的安装误差标定算法。首先,确定应答器的位置,再对安装误差角对应的... 超短基线设备由于尺寸小,使用灵活,在水下导航定位中常与惯性设备进行组合导航。为了标定出超短基线坐标系与载体坐标系之间存在的安装误差,提出了一种基于小角度近似的安装误差标定算法。首先,确定应答器的位置,再对安装误差角对应的姿态矩阵进行小角度近似,最后利用最小二乘法直接计算得到安装误差。通过仿真验证,在斜距误差为0.5%的条件下,航向安装误差角的标定误差比传统方法至少减少了32.8%。江试实验进一步表明,安装误差标定前后定位误差减小了76%。所提出的算法可以较好地减小导航定位误差,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 超短基线系统 组合导航 安装误差标定 最小二乘法 姿态角小角度近似

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超短基线定位系统误差分析与仿真 被引量：5

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作者 刘百峰 罗坤 《舰船电子工程》 2020年第5期57-59,84,共4页

论文对超短基线定位系统作了误差分析及精度仿真,讨论了测量误差和信噪比之间的关系。并在分析、仿真的基础上提出了提高定位精度的几点改进措施。

关键词 超短基线定位系统 时延测量

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以深拖作业为例对比超短基线定位与惯性组合导航定位

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作者 陈志坚 万芃 +3 位作者 李斌 李瑞铿 马松阳 耿成园 《珠江水运》 2024年第14期42-45,共4页

本文介绍了TeledyneBenthosTTV-301深拖系统、SonardyneRange2超短基线定位系统、PHINS6000惯性组合导航系统的构成和海上作业模式,以深拖系统为载体,拖体上搭载超短基线定位系统和惯性组合导航系统,在南海某海域3870m深海区执行近海底... 本文介绍了TeledyneBenthosTTV-301深拖系统、SonardyneRange2超短基线定位系统、PHINS6000惯性组合导航系统的构成和海上作业模式,以深拖系统为载体,拖体上搭载超短基线定位系统和惯性组合导航系统,在南海某海域3870m深海区执行近海底高精度探测,对同一载体同一时间获取的定位数据进行对比分析,阐述两种定位方式的技术特点及区别,为深海调查作业中定位技术的选择与应用提供参考。 展开更多

关键词 深拖调查 超短基线定位系统 惯性组合导航系统

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声学理论在超短基线跟踪自治水下机器人中的应用

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作者 冀大雄 刘健 郑荣 《应用声学》 CSCD 北大核心 2012年第4期267-271,共5页

对超短基线定位系统的有效跟踪范围问题进行了研究,将射线声学基本理论和声纳方程相结合,提出一种确定超短基线定位系统在试验现场跟踪范围的有效方法。利用射线方程确定跟踪范围的上边界;利用声纳方程确定跟踪范围的下边界,上、下两个... 对超短基线定位系统的有效跟踪范围问题进行了研究,将射线声学基本理论和声纳方程相结合,提出一种确定超短基线定位系统在试验现场跟踪范围的有效方法。利用射线方程确定跟踪范围的上边界;利用声纳方程确定跟踪范围的下边界,上、下两个边界所围区域确定有效跟踪范围。湖上和海上试验证明了方法的有效性,提高了超短基线定位系统跟踪自治水下机器人自动航行的安全性和可靠性。。 展开更多

关键词 超短基线定位系统 跟踪 水下机器人 射线方程 声纳方程

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基于垂直约束的深海拖曳系统USBL/DVL组合导航算法 被引量：6

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作者 王振杰 刘慧敏 +2 位作者 杨慧良 贺凯飞 单瑞 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期670-676,共7页

为提高深海水下拖曳系统的定位精度,分析了深海拖曳系统压力传感器与超短基线定位系统(USBL)以及多普勒计程仪的耦合原理,给出了基于垂直约束下的USBL定位的基本原理及拖曳体直线运动状态下的开窗平滑算法。采用非线性的无迹卡尔曼滤波... 为提高深海水下拖曳系统的定位精度,分析了深海拖曳系统压力传感器与超短基线定位系统(USBL)以及多普勒计程仪的耦合原理,给出了基于垂直约束下的USBL定位的基本原理及拖曳体直线运动状态下的开窗平滑算法。采用非线性的无迹卡尔曼滤波模型对超短基线定位、多普勒测速、深度、斜距、姿态及角速率信息进行融合。针对声学数据常见的粗差观测,结合自适应抗差滤波算法,提出基于垂直约束的自适应抗差卡尔曼滤波算法。最后仿真和实测实验证明在5000 m水深条件下,在航行方向上位置精度较传统滤波算法提高了近2 m。基于垂直约束自适应抗差无迹卡尔曼滤波算法可充分利用高精度观测信息,提高深海拖曳系统的定位精度和容错性。 展开更多

关键词 垂直约束 超短基线定位系统 无迹卡尔曼滤波 多普勒计程仪 自适应抗差滤波

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一种面向AUV动态对接的声学补偿无迹粒子滤波算法

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作者 付少波 关夏威 +1 位作者 王嘉 张昊 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期208-213,共6页

[目的]针对浅水环境下自主水下航行器(AUV)动态对接过程中超短基线定位系统(USBL)声学相对导航问题,提出一种基于扰动观测器的补偿无迹粒子滤波算法(CUPF)。[方法]该算法依据航位推算模型补偿USBL数据中的缺失值,利用观测器技术估计AUV... [目的]针对浅水环境下自主水下航行器(AUV)动态对接过程中超短基线定位系统(USBL)声学相对导航问题,提出一种基于扰动观测器的补偿无迹粒子滤波算法(CUPF)。[方法]该算法依据航位推算模型补偿USBL数据中的缺失值,利用观测器技术估计AUV动态对接过程中的未知扰动,结合无迹粒子滤波过滤USBL数据中的野值,并实现AUV状态的预估。[结果]湖试数据表明,所提方法能够有效地剔除USBL定位中的野值并填补缺失值,速度估计误差不超过15%,计算时间相较于传统算法减少了57%。[结论]所提方法可充分利用相对量测信息,在平滑AUV运动轨迹的同时提高USBL定位精度,准确估计AUV运动状态,有利于AUV顺利对接。 展开更多

关键词 自主式水下航行器 动态对接 补偿无迹粒子滤波 超短基线定位系统 扰动观测器

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基于最大相关熵的水下应答器位置标定方法

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作者 李佩娟 杨书涛 +2 位作者 李睿 杜俊峰 刘义亭 《水下无人系统学报》 2023年第5期661-668,共8页

超短基线(USBL)定位系统广泛应用于水下航行器的组合导航定位。已知的精确应答器位置是应用USBL进行导航定位的前提。传统应答器位置标定方法以斜距为观测量,标定精度不高、鲁棒性差。文中以斜距和方位角为观测量,推导了基于卡尔曼滤波... 超短基线(USBL)定位系统广泛应用于水下航行器的组合导航定位。已知的精确应答器位置是应用USBL进行导航定位的前提。传统应答器位置标定方法以斜距为观测量,标定精度不高、鲁棒性差。文中以斜距和方位角为观测量,推导了基于卡尔曼滤波的线性化量测方程。同时,考虑到水下复杂环境导致的噪声非高斯分布特性,提出一种采用最大相关熵滤波抑制野值的水下声学应答器位置标定方法。在长江典型环境下对应答器位置进行标定试验,试验结果表明,所提方法相比于传统方法具有更高的标定精度,在野值干扰下具有更好的鲁棒性,经标定后,在东北天3个方向上USBL的定位精度分别提高了48.3%, 48.2%和40.4%,可实现水下航行器高精度导航定位功能。 展开更多

关键词 水下航行器 误差标定 最大相关熵 应答器 超短基线系统 导航与定位

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基于不变误差定义的INS/USBL紧组合导航算法 被引量：4

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作者 郭瑜 徐博 +1 位作者 余志强 田鑫雨 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期750-759,共10页

针对现有惯性导航系统/超短基线定位系统(INS/USBL)组合导航算法误差定义不准确,引发空间不一致性及导航精度下降的问题,提出了一种基于不变误差定义的INS/USBL紧组合导航算法。首先,引入李群理论及左不变/右不变误差定义下的误差状态方... 针对现有惯性导航系统/超短基线定位系统(INS/USBL)组合导航算法误差定义不准确,引发空间不一致性及导航精度下降的问题,提出了一种基于不变误差定义的INS/USBL紧组合导航算法。首先,引入李群理论及左不变/右不变误差定义下的误差状态方程,保证了误差状态的空间一致性。然后,从噪声无偏性分析的角度阐述了松组合的缺陷。最后,利用超短基线测量的方位角及斜距信息,根据两种误差定义推导相应的紧组合量测方程。半实物仿真结果表明:相比于现有的INS/USBL松组合导航算法,所提出的基于右不变误差定义的紧组合导航算法有着更高的定位精度,2000 s后东向和北向定位精度分别提高14.65%和30.26%,天向定位精度提高73.91%;不变误差定义使得组合导航算法对初始对准精度的需求降低,即使初始姿态误差较大也能够对导航误差进行准确估计。 展开更多

关键词 惯性导航 超短基线声学定位系统 组合导航 李群

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USBL安装偏差联合模型构建与校准方法 被引量：3

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作者 刘慧敏 陆凯 +3 位作者 单瑞 杨源 李勇勇 杜凯 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期157-164,共8页

超短基线声学定位系统(USBL)使用前必须要进行严格的角度安装偏差校准。通过研究安装偏差校准的数学模型和数值算法,提出一种USBL安装偏差联合模型构建与校准方法。首先结合克罗尼克积给出高斯-马尔科夫数学模型假设下的校准信标位置和... 超短基线声学定位系统(USBL)使用前必须要进行严格的角度安装偏差校准。通过研究安装偏差校准的数学模型和数值算法,提出一种USBL安装偏差联合模型构建与校准方法。首先结合克罗尼克积给出高斯-马尔科夫数学模型假设下的校准信标位置和姿态旋转矩阵参数估计联合解,然后基于姿态旋转矩阵的联合解和条件协因数矩阵解其固定解。同时联合模型还可以对换能器水平距离安装偏差、声速误差进行增广,提高了模型的适用性。南海实测试验结果表明,所提方法可以充分利用USBL方向信息和测距信息对校准信标和其他参数进行估计,相比传统两步法,所提方法求解的信标水平定位偏差由0.69 m减小至0.60 m,水平距离安装偏差由0.26 m减小至0.04 m,角度安装偏差由0.29°减小至0.25°。 展开更多

关键词 超短基线声学定位系统 安装偏差校准 水平距离安装偏差 声速误差

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航道整治铺排测量定位技术 被引量：3

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作者 陈存扩 《水运工程》 北大核心 2016年第11期13-17,24,共6页

针对目前检测深水软体排沉排手段不足的情况,提出一种检测铺排效果的新技术。采用多波束测深系统的水深格网与侧扫声呐生成的声图文件相结合的方式,镶嵌得出排体沉排位置后使用超短基线测量系统对确定的排体坐标进行验证。该技术在长江... 针对目前检测深水软体排沉排手段不足的情况,提出一种检测铺排效果的新技术。采用多波束测深系统的水深格网与侧扫声呐生成的声图文件相结合的方式,镶嵌得出排体沉排位置后使用超短基线测量系统对确定的排体坐标进行验证。该技术在长江南京以下12.5 m深水航道二期工程进行推广应用,提高了工程检测效率及质量。 展开更多

关键词 软体排铺设 多波束测深系统 侧扫声呐系统 超短基线测量系统

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换能器耐低温性能实验研究

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作者 王冬石 程宏 《声学与电子工程》 2017年第4期28-30,共3页

针对超短基线定位系统在寒带(海水温度在0℃以下)的应用需求,对基阵及应答器换能器耐低温性能进行了分析,并开展了冷冻实验和低温水下工作测试。实验结果表明,该基阵和应答器换能器满足低温水下工作的特殊要求,有很好的应用前景。

关键词 超短基线定位系统 换能器 导纳曲线 低温工作测试

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