| 基于超短基线水声定位的USV/UUV协同导航方法 |
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| 引用本文： | 胡常青,文龙贻彬,张亚婷,杨义勇.基于超短基线水声定位的USV/UUV协同导航方法[J].中国惯性技术学报,2019(3):327-333. |
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| 作者姓名： | 胡常青 文龙贻彬 张亚婷 杨义勇 |
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| 作者单位： | 1.中国地质大学(北京)工程技术学院;2.北京航天控制仪器研究所;3.青岛海洋科学与技术试点国家实验室 |
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| 基金项目： | 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) |
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| 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10 m;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15 m,角度变化小于1°,提出的方法可以使USV和UUV同导航更稳定、连续。
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| 关 键 词： | 无人水面艇 无人水下航行器 超短基线 协同导航 |
Cooperative navigation for USV/UUV based on ultra-short baseline positioning system |
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| HU Changqing,WENLONG Yibin,ZHANG Yating,YANG Yiyong.Cooperative navigation for USV/UUV based on ultra-short baseline positioning system[J].Journal of Chinese Inertial Technology,2019(3):327-333. |
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| Authors: | HU Changqing WENLONG Yibin ZHANG Yating YANG Yiyong |
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| Institution: | (School of Engineering and Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;Beijing Institute of Aerospace Control Devices, Beijing 100039, China;Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266237, China) |
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| Abstract: | HU Changqing;WENLONG Yibin;ZHANG Yating;YANG Yiyong(School of Engineering and Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;Beijing Institute of Aerospace Control Devices, Beijing 100039, China;Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266237, China) |
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| Keywords: | unmanned surface vehicle unmanned underwater vehicle ultra-short baseline cooperative navigation |
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