基于超短基线水声定位的USV/UUV协同导航方法

摘要：

针对无人水下航行器(UUV)与无人水面艇(USV)协同作业时水下导航性能受惯导设备(INS)影响较大的问题,提出了一种基于超短基线水声定位(USBL)的USV/UUV协同导航方法.首先,以USV上的高精度INS和GNSS组合后的导航结果作为基准,利用USBL测量得到的USV和UUV相对位置和姿态,再结合UUV的INS误差方程,建立了INS/GNSS/USBL/INS滤波的状态方程和观测方程,实现了多源导航信息的融合,有效提升了UUV水下导航精度.其次,针对USV和UUV航行过程中USBL因存在信号盲区带来的两者无法通信、定位导致协同导航不稳定的问题,采用基于视线法的PID控制方法实时改变USV的航向和航速,保证了USV、UUV航行过程中两者始终处于水声信号有效的通信、定位距离和角度范围内.仿真和海上实验结果表明,UUV在与USV协同导航后的位置误差小于10m;USV和UUV航行过程中,相对距离和角度保持在设定的USBL有效通信定位距离和角度范围内,距离误差小于15m,角度变化小于1°,提出的方法可以使USV和UUV协同导航更稳定、连续.

关键词：无人水面艇、无人水下航行器、超短基线、协同导航

所属期刊栏目：27

分类号：V249.3(航空仪表、航空设备、飞行控制与导航)

资助基金：中国航天科技集团有限公司2016年基础研发课题TKY2017893;山东省重大科技创新工程专项2018SDKJ0204-2

在线出版日期：2019-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：327-333