系统工程与电子技术 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (11): 3640-3648.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2023.11.32

• 制导、导航与控制 • 上一篇    下一篇

基于位置观测信息的Davenport四元数DVL标定方法

唐洪琼1, 许江宁1, 史文策1,2, 何泓洋1, 李方能1,*   

  1. 1. 海军工程大学电气工程学院, 湖北武汉 430033
    2. 中国人民解放军 91321部队, 浙江金华 322000
  • 收稿日期:2022-09-30 出版日期:2023-10-25 发布日期:2023-10-31
  • 通讯作者: 李方能
  • 作者简介:唐洪琼 (1994—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为导航技术及应用
    许江宁 (1964—), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为PNT体系研究
    史文策 (1993—), 男, 助理工程师, 硕士, 主要研究方向为导航技术及应用
    何泓洋 (1990—), 男, 讲师, 博士, 主要研究方向为PNT体系研究
    李方能 (1978—), 男, 副教授, 博士, 主要研究方向为PNT体系研究
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(42004067)

Davenport quaternion DVL calibration method based on position observation information

Hongqiong TANG1, Jiangning XU1, Wence SHI1,2, Hongyang HE1, Fangneng LI1,*   

  1. 1. College of Electrical Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China
    2. Unit 91321 of the PLA, Jinhua 322000, China
  • Received:2022-09-30 Online:2023-10-25 Published:2023-10-31
  • Contact: Fangneng LI

摘要:

多普勒计程仪(Doppler velocity log, DVL)能够实时为捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)提供外部速度辅助信息, 准确稳定的DVL标定工作对提升SINS/DVL组合导航系统的性能具有重要意义。为有效解决此问题, 提出了一种基于位置观测信息的Davenport四元数标定方法。在所提方法中, 通过基于多普勒测速原理的位置观测推算标定刻度因子误差以减小速度量测噪声的不利影响, 利用基于Davenport四元数方法的位置观测矢量方程解算标定安装角误差以增强旋转矩阵求解的稳定性。船载湖试结果表明, 相比于现有方法, 所提标定方法在简单和复杂的机动情况下均具有更高的准确度和更好的稳定性。

关键词: 多普勒计程仪, 捷联式惯导系统, 误差标定, 组合导航

Abstract:

Doppler velocity log (DVL) can provide external velocity assistance information for strapdown inertial navigation system (SINS) in real time, the accurate and stable DVL calibration work can improve the performance of SINS/DVL integrated navigation system. In order to solve this problem effectively, this paper proposed a Davenport quaternion calibration method based on position observation information. In the proposed method, the scale factor error is calibrated by the position observation information based on the Doppler velocimetry principle to reduce the adverse effect of the velocity measurement noise, and the installation angle error is calibrated by solving the position observation vector equation based on the Davenport quaternion method to enhance the stability of the rotation matrix solution. The boat-borne lake test results demonstrate that the proposed method has higher accuracy and better stability than the current methods in both simple and complex maneuvering situations.

Key words: Doppler velocity log (DVL), strapdown inertial navigation system (SINS), error calibration, integrated navigation

中图分类号: