基于改进变分贝叶斯滤波的SINS/DVL/LBL组合导航技术

赵俊波, 葛锡云, 成 月, 李 锦

基于改进变分贝叶斯滤波的SINS/DVL/LBL组合导航技术

赵俊波, 葛锡云, 成 月, 李 锦

(中国船舶科学研究中心, 江苏 无锡, 214082)

为解决水下航行器捷联惯性导航系统(SINS)与多普勒计程仪(DVL)、长基线(LBL)定位设备组合导航问题, 提出使用集中式滤波方案, 并建立了SINS/DVL/LBL组合导航模型。在组合导航过程中, 考虑到使用经典的卡尔曼滤波方法会存在由量测噪声方差时变和野值干扰而导致滤波精度下降的问题, 通过将变分贝叶斯滤波与IGGⅢ权函数相结合, 提出了一种改进变分贝叶斯滤波方法。组合导航仿真结果表明: 文中滤波方法具有较强的自适应能力和抗野值能力, 其滤波精度优于经典的卡尔曼滤波方法和变分贝叶斯滤波方法。

水下航行器; 组合导航; 变分贝叶斯; IGGⅢ权函数; 野值

0 引言

水下高精度导航技术是水下航行器顺利完成航行探测及作业任务的重要保障。近年来, 水下捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)与多普勒计程仪(Doppler velocity log, DVL)组合导航技术日臻成熟, 并在水下航行器导航应用中发挥着重要作用[1-2]。在海洋探测及水下作业的市场需求牵引下, 水下长基线(long baseline, LBL)定位技术目前也取得了较大进展[3], 水下SINS/DVL组合导航与LBL相结合的方式逐渐成为研究热点[4-5]。

卡尔曼滤波(Kalman filtering, KF)方法并不能处理模型噪声方差时变的问题, 这将导致滤波精度下降甚至滤波发散[6]。在水下SINS/DVL/ LBL组合导航实际应用中, 由于DVL测速误差方差会随着航速或海况的变化而发生一定程度变化, 并且LBL定位误差方差也会因偏离最佳作用区域或者信号遮挡出现一定程度的增大, 因此设备量测噪声方差会发生变化。……