水下惯性导航系统的快速综合校正
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TH89

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国家自然科学基金(52371368)项目资助


Rapid comprehensive calibration for the underwater inertial navigation system
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    摘要:

    地形匹配能够提供位置信息,以校正惯性导航系统( INS)。 然而,由于水下航行器在深度地理信息特征图可匹配区域 内的航行时间通常有限,以及地形匹配提供的位置信息不确定性,这些因素导致可用时长信息段未知,并且误差特性呈现为一 种方差变化的高斯分布等一系列问题。 针对这些问题,提出了一种基于量测信息性能监测的自适应卡尔曼滤波(MMAKF)算 法。 首先,基于数据回溯技术设计正逆向自适应卡尔曼滤波;然后,将滤波结果用于校正 INS。 海上试验结果表明,对于短时段 的位置信息,使用提出的 MMAKF 算法对 INS 进行综合校正后,无论是位置还是姿态都修正到了基准值附近,从而实现了水下 INS 的快速综合校正。

    Abstract:

    Terrain matching can provide position information to calibrate the inertial navigation system ( INS). However, underwater vehicles are often limited in their operational time within areas where the depth geographic information feature map can be matched. The position information provided by terrain matching is inherently uncertain. These factors lead to several challenges, including unknown segments of usable information and error characteristics that exhibit a variance-changing Gaussian distribution. To address these issues, this article proposes an adaptive Kalman filter based on performance monitoring of the measurement information (MMAKF) algorithm. First, a forward and backward adaptive Kalman filter utilizing data backtracking technology is designed. Then, the filtering results are employed to calibrate the INS. The results of sea tests show that the proposed MMAKF algorithm is effective for the comprehensive calibration of the INS during short-duration position information. This calibration method effectively corrects both position and attitude to values close to the reference, thereby achieving rapid and comprehensive calibration of the underwater INS.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

奔粤阳,王健成,龚 胜,李 倩.水下惯性导航系统的快速综合校正[J].仪器仪表学报,2024,45(11):42-51

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  • 在线发布日期: 2025-01-26
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