IXSea Gaps超短基线定位数据卡尔曼滤波研究

文章介绍了IXSea Gaps超短基线定位系统及其优势,以及卡尔曼滤波的基本原理、特点、初始值选取和测量过程中所产生的野值的判断准则。在此基础上编写了适用于超短基线定位数据的卡尔曼滤波程序。对水下定位试验所采集的数据进行卡尔曼滤波,得到了较平滑且与原始数据相吻合的滤波数据。

第 3卷第 2期 121年 4月 00

水

道

港口

V0 .1 No2 1 3 . Ap . 01 r2 0

J u n l f a e wa n r o o r a t r y a d Ha b r oW

I eG s短线位据尔滤研 X aa超基定数卡曼波究 S p王崇明，田春和，隋海琛(交通部天津水运工程科学研究所，天津 30 5 ) 04 6摘要：文章介绍了 IS aG p超短基线定位系统及其优势， X e as以及卡尔曼滤波的基本原理、特点、初始值

选取和测量过程中所产生的野值的判断准则。在此基础上编写了适用于超短基线定位数据的卡尔曼滤波程序。对水下定位试验所采集的数据进行卡尔曼滤波，得到了较平滑且与原始数据相吻合的滤波数据。关键词： SaG p; I e a sJ X￣中图分类号： 2 P2 9;卡尔曼滤波文献标识码： A 文章编号：0 5 8 4 ( 00 0— 14 o 10— 4 3 2 1 )2 0 4一 4

法国 I e公司研制的新型超短基线 ( S L定位系统 G p( l a A oscPsinn ytm) XSa UB ) asGo l cut oioigSs是世界 b i t e

上首个便携式，0 g插即用、无需坐标校准的超短基线定位系统，近年来引起了广泛的关注。其最大的优势是将GS P定位系统、惯性导航系统、光纤罗经媵态仪系统同水声定位系统的传感器组装在一起，各传感器之间的相对偏移量在出厂前已进行内部标定并固化在系统的内部程序中，因此系统在现场无需标定，不存在各传感器之间的安装、测量误差问题，确保了系统的高精度导航定位。 a s G p采用宽频发射信号，在增大作用距离的基础上，提高了定位精度。最大有效距离为 400m, 0定位精度达到斜距的 0%, .角度精度为 0 2, 2 .。距 1离精度最高可达 02m, .能最大限度地满足近距离水下定位及导航的要求 I。此之外， 1除引系统可以同时追踪多个水下目标。在海洋工作环境中，由于噪声影响产生的 U B定位误差甚至粗差是不可避免的。 as SL G p也存在同样问题，由于信标的运动轨迹是有章可循的，不会产生较大的突起，运动轨迹相对平滑，这样就可以应用卡尔曼滤波剔除错误点。本次水下超短基线定位即使用 I Sa as X e p系统进行数据采集。 G

l卡尔曼滤波的基本

原理卡尔曼滤波是一种最优化自回归数据处理算法，它通过不断预测、修正递推过程，随时计算最新的滤可

波值，便于实时处理观测数据，提供一种最优估计值。 经典卡尔曼滤波应用的一个先决条件是建立准确的动态模型和观测模型，这就要求较清楚地了解物体的运动。偏离理想假设的观测向量或动力学模型必然会给动态定位结果带来偏差，甚至导致卡尔曼滤波发散[ 。

本次动态定位试验采用定常速度模型，状态方程和测量方程都是线性的，状态向量 x( ) k选取坐标和速度，速度为状态噪声 t( )加 e k

x k: ( )v( )v( ) ( )[( )y k xk yk r ( )[ ( ( )T|= ) i} J] i }式中： k,|为 k x ) ( )时刻信标的坐标； 、 ( ) k ( yi} ( ) yk为时刻信标的速度； ()a( ) k v a k、 k为时刻信标的加速度。 x y设状态方程和测量方程都是线性的，则可以建立如下方程状态方程收稿日期：0 9 l一 9修回日期：0 9 l一 8 20一 O 1; 2 0一 l 1

作者简介：王崇明(9 4 )男， 1 8一，山东省济南人，助理工程师，主要从事海洋勘察研究工作。Bo rp y WA G C ogm n (9 4 )m l,siat nier ig a h: N h n- ig 1 8 -, aeas t gne. sne