基于特殊工况的无人潜器捷联式惯性导航系统综合校准方法研究

近年来，基于水下运载体定位的高精度和长时间隐蔽航行的需求，以捷联式惯导系统为核心，GPS、DVL、重力、地形和地磁为辅助的高精度微小型惯性组合导航系统定位理论与方法受到密切关注。传统的研究方法主要通过外部辅助信息的有效利用和最优匹配，实现水下载体定位，但未从根本上解决惯导系统误差源的修正，即未从根本上解决自主状态下惯导系统误差随时间发散的问题。为解决这一问题，本项目提出了不同于传统匹配方法的一条解决途径：利用水下载体的特殊运动状态，激励出受误差源影响惯导系统导航定位误差，并建起其对应关系，结合获取的外部辅助信息源，设计适合特殊工况的非线性匹配滤波算法，完成惯性仪表常值偏差、标度系数及安装误差等误差源的最优综合校准。课题内容主要包括特殊工况的运动特征研究，特殊工况的惯导误差建模及误差传播规律研究，惯导/多普勒/GPS非线性滤波算法及特殊工况下的滤波器可观测性研究。

项目基于近年来水下运载体定位的高精度和长时间隐蔽航行的需求，针对传统惯导系统综合校准方法未从根本上解决惯导系统误差修正的问题。提出了不同于传统匹配方法的一条解决途径：即利用水下运载体的特殊运动状态，激励出受误差源影响的惯导系统导航定位误差，并建立其对应关系，结合外部获取的外部辅助信息源，设计适合特殊工况的非线性匹配滤波算法，完成惯导系统误差源的最优校准。通过2012年至2014年的深入研究，项目结合研究需求和研究目标，开展并完成了水下潜器数学建模研究、捷联惯导系统非线性误差建模、基于潜器空间运动的惯导系统误差仿真方法研究和SINS/GPS/DVL非线性匹配滤波校准算法，并分别通过算法分析和仿真对校准方案进行了可行性验证。该项目相关关键技术的顺利突破，对于今后该领域开展惯导系统动态误差分析建模、SINS/GPS/DVL组合导航算法设计及提升惯导系统长时间导航定位精度研究，具有重要的理论借鉴意义。