一種組合式水下導航定位方法研究

【摘要】由于水下復雜的環境，單一導航系統有著很大的局限性，對現代導航與定位技術的分析，基于技術實現難度和成本價格的考量，采用浮式中繼站的方法，將GPS定位與慣性導航技術結合在一起，優化傳統的水下導航方式，構建一種新型水下組合導航和定位方案，盡可能使單一的導航和定位系統充分發揮本身的優點，經過仿真測試，達到水下準確定位與導航的目的。

【關鍵詞】水下導航；組合式水下定位；浮式中繼站

1、組合式導航原理

本組合式導航系統采用慣性系統以外的輔助導航信息源（GPS導航技術）以提高導航的精度。整體采用GPS與捷聯式導航相結合的方式，為最大效率發揮浮式中繼站的優點，使導航距離盡量縮小（僅限于水下部分），水面上探測器和浮式中繼站采用GPS導航，待到探測器到達指定工作區域將要潛到水下時，捷聯式慣性導航啟動，同時探測器與浮式中繼站的位置也進行初始化。通過將捷聯式慣導輸出的信號與GPS相同量的獨立值進行比較，利用最優控制理論和卡爾曼濾波組合的濾波器處理信號和高斯白噪聲，可以得出系統誤差的最小值，確定修正量，從而將兩種導航方式有機地結合在一起實現組合式導航。

2、導航方案設計

2.1 水面導航

對于水面的導航只需要采用現在成熟的GPS導航技術便可解決，為此本文在浮式中繼站上搭載GPS模塊，然后通過定位獲取準確的浮式中繼站的位置A（x，y，z）。對于探測器的導航，本文采用捷聯式慣性導航，在探測器上搭載陀螺儀和加速度計等傳感器進行探測器的位置和姿態的解算。……