| 基于非线性滤波的水下地形辅助导航方法 |
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| 引用本文： | 彭东东,周天,徐超,王天昊,高嘉淇.基于非线性滤波的水下地形辅助导航方法[J].海洋测绘,2019,39(4):22-26. |
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| 作者姓名： | 彭东东 周天 徐超 王天昊 高嘉淇 |
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| 作者单位： | 哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨 150001 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(U1709203)；国家重点研发计划(2018YFF01013401) |
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| 摘 要： | 为了解决水下航行器惯性导航误差随时间积累问题,利用地形辅助导航技术进行导航位置修正。由于水下地形的非线性,对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)和粒子滤波(PF)3种非线性滤波方法的水下地形辅助导航算法进行研究。针对传统基于单波束声纳量测模型在小起伏地形区域导航精度低、易发散问题,从提高量测地形信息量角度,建立了基于多波束测深声纳的量测模型。使用多波束实测地形数据进行仿真试验,结果表明:无论在粗糙地形区域还是较平坦地形区域,多波束量测模型有效缓解了3种方法易发散问题,提高了导航精度。
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| 关 键 词： | 多波束测深 地形辅助导航 扩展卡尔曼滤波 无迹卡尔曼滤波 粒子滤波 |
Underwater Terrain Aided Navigation Method Based on Nonlinear Filtering |
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| PENG Dongdong,ZHOU Tian,XU Chao,WANG Tianhao,GAO Jiaqi.Underwater Terrain Aided Navigation Method Based on Nonlinear Filtering[J].Hydrographic Surveying and Charting,2019,39(4):22-26. |
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| Authors: | PENG Dongdong ZHOU Tian XU Chao WANG Tianhao GAO Jiaqi |
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| Abstract: | Terrain aided navigation is used to fix the accumulated errors inherent to inertial navigation system.Due to the nonlinear underwater terrain,three nonlinear estimation algorithms including extended Kalman filter (EKF),unscented Kalman filter (UKF) and particle filter (PF) are used to carry out terrain aided navigation in this paper.In addition,in order to improve the poor navigation performance in the flat terrain area using the traditional single-beam measure model,the multi-beam measure model is presented and verified to be effective to alleviate the filtering divergence.In a real map from a multi-beam sonar,the simulation results show that the PF performed better than the EKF and UKF in rough and flat areas.Meanwhile,the multi-beam measurement model improves the navigation accuracy. |
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