AUV中SINS/DVL组合导航技术研究 被引量：9

1

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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基于改进Sage-Husa自适应滤波算法的SINS/DVL组合导航 被引量：5

2

作者 朱天高 刘勇 +2 位作者 李文魁 楼鉴路 祝西枰 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2023年第2期38-43,共6页

捷联惯性导航系统(SINS)与多普勒计程仪(DVL)组合导航时需考虑量测数据异常问题。针对该问题,设计一种基于渐消因子动态调整的改进Sage-Husa自适应滤波。此滤波旨在解决自适应滤波估计量测噪声参数性能对渐消因子依赖性强的问题,提升DV... 捷联惯性导航系统(SINS)与多普勒计程仪(DVL)组合导航时需考虑量测数据异常问题。针对该问题,设计一种基于渐消因子动态调整的改进Sage-Husa自适应滤波。此滤波旨在解决自适应滤波估计量测噪声参数性能对渐消因子依赖性强的问题,提升DVL量测信息异常情况下的导航精度。实验结果表明,基于渐消因子动态调整的改进Sage-Husa自适应滤波,在DVL数据异常的复杂环境中仍可具有较好的信息处理能力,导航性能提高显著,实现高精度的组合导航,具有一定的研究与参考价值。 展开更多

关键词 多普勒计程仪 组合导航 dvl数据异常 渐消因子

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基于SUKF滤波的INS/DVL组合导航研究 被引量：1

3

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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基于位置观测信息的Davenport四元数DVL标定方法

4

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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水下SINS/DVL组合导航误差抑制综述 被引量：4

5

作者 曾观林 冯国虎 《现代防御技术》 北大核心 2023年第4期25-35,共11页

为实现水下潜航器高精度长航时航行,基于SINS/DVL组合导航的误差抑制和校正技术是关键。对于DVL数据失效情况,介绍了不同的替代方法。比较了SINS/DVL组合数据融合常见滤波算法;从长航时导航误差抑制和校正角度,叙述了阻尼算法、地形辅... 为实现水下潜航器高精度长航时航行,基于SINS/DVL组合导航的误差抑制和校正技术是关键。对于DVL数据失效情况,介绍了不同的替代方法。比较了SINS/DVL组合数据融合常见滤波算法;从长航时导航误差抑制和校正角度,叙述了阻尼算法、地形辅助校正、重力匹配辅助定位、长基线系统辅助定位和重力扰动补偿等方法。可为水下潜航器SINS/DVL组合长航时导航误差抑制提供参考。 展开更多

关键词 SINS/dvl组合导航 dvl数据失效 数据融合 长航时 误差抑制

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水下潜航器的惯导/超短基线/多普勒测速信息融合及容错验证 被引量：9

6

作者 徐博 郝芮 +2 位作者 王超 张勋 张娇 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2508-2515,共8页

针对水下潜航器惯导系统的定位误差积累和容错性差等问题,分析了水声超短基线的相位差定位方法,推导了基于惯导提供实时位置、姿态误差角信息的惯导/超短基线(INS/USBL)导航解算过程及其坐标转换。结合惯导/多普勒测速(INS/DVL)滤波器,... 针对水下潜航器惯导系统的定位误差积累和容错性差等问题,分析了水声超短基线的相位差定位方法,推导了基于惯导提供实时位置、姿态误差角信息的惯导/超短基线(INS/USBL)导航解算过程及其坐标转换。结合惯导/多普勒测速(INS/DVL)滤波器,给出INS/USBL/DVL组合导航联邦滤波在3种信息融合算法下的应用。通过MATLAB仿真对导航算法进行了验证,结果表明该导航算法能够抑制惯导系统误差随时间发散的问题,能充分利用了3种导航系统提供的参数信息,且状态维数低,滤波收敛速度快,其中基于精度因子信息分配方法的导航系统误差最小。容错性验证结果显示,当超短基线出现故障时,重构后的组合导航系统在较高航速情况下依旧能提供有效的导航参数。所提出的INS/USBL/DVL组合导航联邦滤波方法能够精确地提供水下潜航器的各位导航参数信息,且具有较高的容错性和稳定性。 展开更多

关键词 组合导航算法 惯性导航系统 超短基线定位系统 多普勒测速 联邦滤波

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宽带多普勒计程仪速度解模糊方法研究 被引量：4

7

作者 黄雄飞 苑秉成 林伟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1885-1889,共5页

为了解决宽带多普勒计程仪在较高速度下存在的速度模糊问题,建立了宽带多普勒计程仪的回波模型,分析了回波的自相关特性。在不改变系统结构的基础上,提出了采用回波自相关的第1个峰值位置的方法确定速度范围,并与复协方差方法结合实现... 为了解决宽带多普勒计程仪在较高速度下存在的速度模糊问题,建立了宽带多普勒计程仪的回波模型,分析了回波的自相关特性。在不改变系统结构的基础上,提出了采用回波自相关的第1个峰值位置的方法确定速度范围,并与复协方差方法结合实现无模糊地估计速度,从而解决测速模糊问题,同时提出采用三点相关插值算法估计自相关峰的位置。最后采用湖试数据分析和数字仿真证明了这种解模糊方法的有效性。 展开更多

关键词 声学 多普勒计程仪 相位编码 速度模糊

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多普勒计程仪的数据平滑方法 被引量：7

8

作者 邹洪 向大威 景永刚 《声学技术》 CSCD 北大核心 2008年第4期507-510,共4页

多普勒计程仪输出数据中有局外数据,可能会导致组合导航系统中的卡尔曼滤波器发散。文章介绍了4种数据平滑方法:动窗平均、动窗加权平均、动窗中值滤波以及动窗稳健平均。仿真结果表明:动窗稳健平均的输出不会被多个局外数据所影响,并... 多普勒计程仪输出数据中有局外数据,可能会导致组合导航系统中的卡尔曼滤波器发散。文章介绍了4种数据平滑方法:动窗平均、动窗加权平均、动窗中值滤波以及动窗稳健平均。仿真结果表明:动窗稳健平均的输出不会被多个局外数据所影响,并且其处理增益接近理论极限。 展开更多

关键词 多普勒计程仪(dvl) 组合导航系统 局外数据 动窗平均 动窗加权平均 动窗中值滤波 动窗稳键平均

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声学多普勒测速技术综述 被引量：8

9

作者 曹忠义 孙大军 +2 位作者 张志鑫 张殿伦 勇俊 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1914-1926,共13页

速度信息是实现水下精确自主导航的重要参量之一。本文以海洋声学多普勒测速技术为对象,介绍了其研究现状、关键技术和发展趋势。首先将声学测速技术分为声学相关测速技术和声学多普勒测速技术;在此基础上,总结了声学多普勒测速信号处... 速度信息是实现水下精确自主导航的重要参量之一。本文以海洋声学多普勒测速技术为对象,介绍了其研究现状、关键技术和发展趋势。首先将声学测速技术分为声学相关测速技术和声学多普勒测速技术;在此基础上,总结了声学多普勒测速信号处理方法、技术演化历程和国内外设备发展现状;讨论了声学多普勒测速的波形设计、误差标校、性能评价、系统检测等关键技术;最后对声学多普勒测速技术未来发展进行了展望,梳理了声学环境感知、一体化融合等趋势,为相关研究提供有益的参考和借鉴。 展开更多

关键词 声学多普勒测速 多普勒计程仪 多普勒流速剖面仪 相控阵 相位编码 波形设计 误差标校 性能评价 系统检测

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传感器安装误差在声学多普勒计程仪中的校准 被引量：8

10

作者 刘德铸 郑翠娥 +1 位作者 张殿伦 曹忠义 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2009年第11期71-73,共3页

为了利用声学多普勒计程仪(DVL)进行载体的航迹推算,DVL传感器的安装偏角误差不可忽视,必须进行校准。此误差是在载体上安装DVL声学传感器时引起的。不进行机械修正,而是借助安装在载体上的高精度全球定位系统(GPS)与姿态仪的信息,应用... 为了利用声学多普勒计程仪(DVL)进行载体的航迹推算,DVL传感器的安装偏角误差不可忽视,必须进行校准。此误差是在载体上安装DVL声学传感器时引起的。不进行机械修正,而是借助安装在载体上的高精度全球定位系统(GPS)与姿态仪的信息,应用最小二乘法对此误差进行了在微小型系统中的校准。理论分析与试验结果说明了DVL经校准后航迹推算性能的提高,从而证明该校准方法的有效性。 展开更多

关键词 声学多普勒计程仪 航迹推算 安装误差校准 最小二乘法

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八波束相控阵换能器的研制 被引量：3

11

作者 周博文 童晖 +1 位作者 张彬 许伟杰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期217-222,共6页

声学多普勒计程仪(Doppler velocity log,DVL)是一种能为水面或水下载体提供定位和导航信息的重要设备。传统的DVL通常采用Janus配置方式,向海底发射沿载体前后左右方向的4个波束,并利用多普勒频移来计算载体的速度。而对于传统相控阵D... 声学多普勒计程仪(Doppler velocity log,DVL)是一种能为水面或水下载体提供定位和导航信息的重要设备。传统的DVL通常采用Janus配置方式,向海底发射沿载体前后左右方向的4个波束,并利用多普勒频移来计算载体的速度。而对于传统相控阵DVL,阵元布阵间距通常为二分之一波长,同一方向两波束间夹角为60°。该研究在传统相控阵DVL的基础上,提出一种八波束的相控阵DVL,在两个互相垂直的方向上,各形成4个波束,即双Janus配置方式。根据仿真对比分析,确定阵元布阵间距为0.35倍波长,同一方向上4个波束所对应的角度分别是±43.56°和±20.16°,这样,在两个互相垂直的方向上,4个与水平面方向夹角较小的波束,可以提供更大的水平分量,更有利于进行多普勒频移的计算;4个与水平面方向夹角较大的波束,有着更大的垂直分量,使接收的回波信号有较大的信号强度,两种波束优势互补。同时,制作了一个八波束换能器,并进行了水池测试,指向性波束夹角分别为±43.49°和±20.10°,与仿真结果较好吻合,对应发送电压响应分别为170.2 dB和170.6 dB。 展开更多

关键词 相控阵 多普勒计程仪(dvl) 八波束 双Janus配置

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水下捷联惯性组合导航数据处理系统测试平台 被引量：2

12

作者 陈静燕 叶凌云 宋开臣 《机电工程》 CAS 2009年第3期6-8,共3页

针对深海水下惯性组合导航系统研发与运行的需要,开发了多普勒测速仪/捷联惯性(DVL/SINS)组合导航数据处理系统的测试平台,介绍了测试平台的构成与实现,用构建在测试平台上的导航部件模拟器代替真实导航部件为被测系统提供输入信号,具... 针对深海水下惯性组合导航系统研发与运行的需要,开发了多普勒测速仪/捷联惯性(DVL/SINS)组合导航数据处理系统的测试平台,介绍了测试平台的构成与实现,用构建在测试平台上的导航部件模拟器代替真实导航部件为被测系统提供输入信号,具有软、硬件结合的综合测试功能。实际应用结果表明,M-LVDS总线技术的应用使其具有实时性好、测试灵活的特点。 展开更多

关键词 捷联惯性导航原理 测试平台 水下组合导航 M.LVDS 多普勒测速仪

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多普勒计程仪辅助捷联惯导初始对准技术研究 被引量：1

13

作者 鲍桂清 于飞 +1 位作者 高伟 奔粤阳 《电光与控制》 北大核心 2013年第2期15-18,共4页

针对捷联惯导系统初始对准精度问题,提出了一种采用多普勒计程仪辅助捷联惯导系统进行初始对准的方法。分析了多普勒计程仪测速误差的形式,建立了多普勒计程仪与捷联惯导系统的误差模型,通过输出校正的方法修正多普勒计程仪的速度信息,... 针对捷联惯导系统初始对准精度问题,提出了一种采用多普勒计程仪辅助捷联惯导系统进行初始对准的方法。分析了多普勒计程仪测速误差的形式,建立了多普勒计程仪与捷联惯导系统的误差模型,通过输出校正的方法修正多普勒计程仪的速度信息,为惯导系统提供准确的载体速度信息,采用卡尔曼滤波进行捷联惯导系统的精对准。并对舰船匀速直航状态时,多普勒计程仪辅助捷联惯导系统的初始对准进行了仿真分析。理论分析与仿真结果表明:该方案能有效地解决舰船的初始对准问题,收敛速度较快,而且具有较高的精度。 展开更多

关键词 捷联惯导 初始对准 卡尔曼滤波 多普勒计程仪 输出校正

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水下导航定位技术在大洋科考调查中的应用 被引量：5

14

作者 王轲 周兴华 +1 位作者 唐秋华 孟涛 《海洋测绘》 CSCD 北大核心 2021年第4期65-69,共5页

水下声学定位、惯性导航定位、多普勒声纳以及组合导航定位是目前我国大洋科考调查工作中的几种主要水下导航定位技术。通过分析常规调查装备、ROV、AUV和载人潜水器等4类主要水下科考设备的导航定位系统实测数据,给出不同水下导航定位... 水下声学定位、惯性导航定位、多普勒声纳以及组合导航定位是目前我国大洋科考调查工作中的几种主要水下导航定位技术。通过分析常规调查装备、ROV、AUV和载人潜水器等4类主要水下科考设备的导航定位系统实测数据,给出不同水下导航定位模式的现场作业精度,为我国大洋科考调查工作中水下导航定位技术的选择与应用等工作提供参考。 展开更多

关键词 大洋科考调查 水下导航定位技术 水声定位系统 惯性导航系统 多普勒声纳系统 组合导航定位系统

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声学多普勒速度仪安装误差校准方法 被引量：8

15

作者 曹忠义 郑翠娥 张殿伦 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期434-439,共6页

在安装使用声学多普勒速度仪前,准确估计声学基阵与载体间的安装偏角是影响速度仪输出精度的关键问题,针对该问题,提出了一种任意航迹下的航迹校准法.该方法基于最小二乘算法,通过姿态补偿建立GPS轨迹与速度仪航迹间的观测方程,实现安... 在安装使用声学多普勒速度仪前,准确估计声学基阵与载体间的安装偏角是影响速度仪输出精度的关键问题,针对该问题,提出了一种任意航迹下的航迹校准法.该方法基于最小二乘算法,通过姿态补偿建立GPS轨迹与速度仪航迹间的观测方程,实现安装误差的精确校准.通过仿真实验分析了航迹偏差、测量设备精度以及横纵摇安装偏角对安装误差校准性能的影响.最后进行了海试试验,并将航迹校准法与平均速度法进行了比较.试验结果表明:在任意航迹下,航迹校准法的校准精度能够达到0.05°,降低了校准试验条件要求;实现单航次校准成功,提高了校准效率. 展开更多

关键词 声学多普勒速度仪 安装误差校准 安装偏角 航迹校准法 最小二乘算法

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多普勒计程仪测流速精度考核试验研究

16

作者 魏世乐 黄蔚 +4 位作者 杨宗元 杨建 罗涛 王红华 佘亚军 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第5期123-128,共6页

针对现有的计程仪对水测速精度考核方法抗外界干扰能力差的问题,文章提出了一种可减小风速风向和洋流影响的多普勒计程仪测流速精度考核新方法,该方法的核心思想在于"顺-逆"和"逆-顺"2个航程的计程仪速度平均矢量值... 针对现有的计程仪对水测速精度考核方法抗外界干扰能力差的问题,文章提出了一种可减小风速风向和洋流影响的多普勒计程仪测流速精度考核新方法,该方法的核心思想在于"顺-逆"和"逆-顺"2个航程的计程仪速度平均矢量值与GPS速度矢量平均值相等。通过公式推导,给出了该方法抗洋流流速流向、风速风向等外界因素干扰的特性原理,并通过测流速误差分析计算,得到该方法相对于合速度标量消流法的高精度特性。最后,通过海上试验结果,验证了该方法的精确性和有效性。 展开更多

关键词 多普勒计程仪 对水测速 测流误差

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一种低失真度多普勒测速仪回波模型的构建和分析研究 被引量：3

17

作者 王佳楠 王茂法 薛欢欢 《声学技术》 CSCD 北大核心 2021年第3期347-352,共6页

为了支撑研究并评估多普勒测速仪(Doppler Velocity Log,DVL)信号处理算法的性能,需模拟海底回波信号,故需构建失真度低的海底回波模型。文章提出了扇环形海底回波模型,在此基础上,构建了一种基于散射理论的海底回波优化模型。将此优化... 为了支撑研究并评估多普勒测速仪(Doppler Velocity Log,DVL)信号处理算法的性能,需模拟海底回波信号,故需构建失真度低的海底回波模型。文章提出了扇环形海底回波模型,在此基础上,构建了一种基于散射理论的海底回波优化模型。将此优化模型和传统模型进行了对比分析,结果表明,优化模型较传统模型,与真实海底回波之间的包络特性误差更小,宽带回波的包络特性误差降低了20%以上,验证了所构建的回波模型的有效性和优越性。 展开更多

关键词 多普勒测速仪(dvl) 海底回波 信号处理 扇环形

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