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基于DR/USBL的HOV组合导航算法

刘贤俊 叶鹏 张同伟 刘锡祥 盛广润

刘贤俊, 叶鹏, 张同伟, 等. 基于DR/USBL的HOV组合导航算法[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(4): 494-499 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202105003
引用本文: 刘贤俊, 叶鹏, 张同伟, 等. 基于DR/USBL的HOV组合导航算法[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(4): 494-499 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202105003
LIU Xian-jun, YE Peng, ZHANG Tong-wei, LIU Xi-xiang, SHENG Guang-run. DR/USBL Integrated Navigation Algorithm for HOV[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2022, 30(4): 494-499. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202105003
Citation: LIU Xian-jun, YE Peng, ZHANG Tong-wei, LIU Xi-xiang, SHENG Guang-run. DR/USBL Integrated Navigation Algorithm for HOV[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2022, 30(4): 494-499. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202105003

基于DR/USBL的HOV组合导航算法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202105003
详细信息
    作者简介:

    刘贤俊(1990-), 男, 博士, 主要研究方向为惯性导航与组合导航技术

  • 中图分类号: U674.941; TN967.2

DR/USBL Integrated Navigation Algorithm for HOV

  • 摘要: 针对近海底作业的深海载人潜水器(HOV), 提出了一种经济可行的组合导航算法。该算法利用HOV搭载的多普勒测速仪、捷联罗经构成航位推算(DR)系统, 结合超短基线(USBL)水声定位系统提供的位置信息设计了一个四维卡尔曼滤波器构成DR/USBL组合导航系统。考虑到USBL实测定位数据中包含大量野值和少量缺失值, 设计了一种利用DR辅助USBL的在线数据清洗方案, 该方案具有较强的鲁棒性, 能够为DR/USBL组合导航系统提供连续一致的量测数据。基于海试数据的半物理仿真结果表明, DR/USBL组合导航系统能够有效地融合2个系统的优点, 输出更平滑精度更高的位置信息, 定位误差不超过25 m。

     

  • 图  1  USBL水声定位系统组成

    Figure  1.  Constitution of USBL acoustic positioning system

    图  2  USBL水声定位工作原理

    Figure  2.  Principle of USBL acoustic positioning system

    图  3  USBL实际测量结果与参考值对比

    Figure  3.  Comparison of USBL actual measurements and reference values

    图  4  DR/USBL组合导航系统框图

    Figure  4.  Block diagram of DR/USBL integrated navigation system

    图  5  滑动时间窗构建对比图

    Figure  5.  Comparison of slide-time window construction

    图  6  DR辅助USBL数据清洗流程图

    Figure  6.  Flow chart of DR aided USBL data cleaning algorithm

    图  7  不同导航系统定位结果对比

    Figure  7.  Comparison of positioning results of different navigation systems

    图  8  DR与DR/USBL的定位误差随时间变化曲线

    Figure  8.  Curves of Positioning error of DR and DR/USBL changing with time

  • [1] Liu F, Cui W C, Li X Y. China’s First Deep Manned Submersible, JIAOLONG[J]. Science China Earth Sciences, 2010, 53(10): 1407-1410. doi: 10.1007/s11430-010-4100-2
    [2] Vedachalam N, Ramadass G A, Atmanand M A. Reliability Centered Modeling for Development of Deep Water Human Occupied Vehicles[J]. Applied Ocean Research, 2014, 46: 131-143. doi: 10.1016/j.apor.2014.03.001
    [3] Bergman E. Manned Submersibles Translating the Ocean Sciences for a Global Audience[C]//OCEANS’12. Hampton Roads, VA, USA: IEEE, 2012: 1-5.
    [4] Kohnen, William. Manned Research Submersibles: State of Technology 2004/2005[J]. Marine Technology Society Journal, 2005, 39(3): 122-127. doi: 10.4031/002533205787442468
    [5] 张同伟, 刘烨瑶, 杨波, 等. 水下声学主动定位技术及其在载人潜水器上的应用[J]. 海洋技术学报, 2016, 35(2): 56-59.

    Zhang Tong-wei, Liu Ye-yao, Yang Bo, et al. Study on the Active Underwater Acoustic Positioning Technology and Its Application in Manned Submersibles[J]. Journal of Ocean Technology, 2016, 35(2): 56-59.
    [6] 王磊. 深海AUV多源导航信息融合方法研究[D]. 南京: 东南大学, 2015.
    [7] 朱倚娴. AUV组合导航系统容错关键技术研究[D]. 南京: 东南大学, 2018.
    [8] Paull L, Saeedi S, Seto M, et al. AUV Navigation and Localization: A Review[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 2014, 39(1): 131-149. doi: 10.1109/JOE.2013.2278891
    [9] Ting J A, Theodorou E, Schaal S. A Kalman Filter for Robust Outlier Detection[C]//2007 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. San Diego, CA, USA: IEEE, 2007: 1514-1519.
    [10] Gandhi M A, Mili L. Robust Kalman Filter Based on a Generalized Maximum-Likelihood-Type Estimator[J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 2010, 58(5): 2509-2520. doi: 10.1109/TSP.2009.2039731
    [11] Zhao L Y, Liu X J, Wang L, et al. A Pretreatment Method for the Velocity of DVL Based on the Motion Constraint for the Integrated SINS/DVL[J]. Applied Sciences, 2016, 6(3): 79. doi: 10.3390/app6030079
    [12] Abdel-Hamid W, Noureldin A, El-Sheimy N. Adaptive Fuzzy Prediction of Low-Cost Inertial-Based Positioning Errors[J]. IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 2007, 15(3): 519-529. doi: 10.1109/TFUZZ.2006.889936
    [13] Semeniuk L, Noureldin A. Bridging GPS Outages Using Neural Network Estimates of INS Position and Velocity Errors[J]. Measurement Science and Technology, 2006, 17(10): 2783. doi: 10.1088/0957-0233/17/10/033
    [14] Liu X J, Liu X X, Zhang T W, et al. Robust Data Cleaning Methodology Using Online Support Vector Regression for Ultra-short Baseline Positioning System[J]. Review of Scientific Instruments, 2019, 90(12): 124901. doi: 10.1063/1.5078785
    [15] 李春雨, 张东升, 张延顺, 等. 一种基于声学定位/航位推算的水下导航定位方法[J]. 船舶工程, 2015, 37(8): 60-63, 85.

    Li Chun-yu, Zhang Dong-sheng, Zhang Yan-shun, et al. Underwater Navigation and Location Method Based on Acoustic Positioning and Dead Reckoning[J]. Ship Engineering, 2015, 37(8): 60-63, 85.
    [16] 朱敏, 张同伟, 杨波, 等. 蛟龙号载人潜水器声学系统[J]. 科学通报, 2014, 59: 3462-3470.

    Zhu Min, Zhang Tong-wei, Yang Bo, et al. Sonar System of Jiaolong Human-occupied Vehicle[J]. Chin. Sci. Bull, 2014, 59: 3462-3470.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-05-08
  • 修回日期:  2021-11-09
  • 网络出版日期:  2022-07-29

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