UUV在水下长时间航行后，陀螺的漂移将使导航系统误差发散，严重时可影响作战任务或造成航行安全事故。通常采用的方式是UUV上浮至水面与GPS组合进行校准与标定。由于GPS的输出频率通常较低且海面环境复杂，校准过程消耗较长时间，易使UUV暴露自身位置，破坏作战任务的隐蔽性。针对此问题，设计了一种基于星敏感器的CNS/SINS陀螺标定系统，由CNS提供四元数形式的高精度姿态信息，与SINS的计算姿态进行滤波估计，确定陀螺漂移量。通过仿真分析，模型对陀螺常数漂移的估计准确有效且估计速度快。该方法可结合GPS提供的位置、速度，CNS提供的精准姿态，使UUV快速完成导航系统的校准或重置，对增强UUV在部分任务中的安全与效能具有一定意义。
The gyroscope drift would enlarge UUV navigation error after long voyage underwater. GPS/SINS integrated navigation systems were generally used to calibrate IMU errors. However, it would consume much time due to the low-frequency of GPS devices and the bad influence of sea surface. In extreme cases, UUV might be detected or destroyed during floating time in military missions. Aid to this problem, an integrated system was designed by CNS. CNS could supply high accuracy attitude outputs in quaternion format. Random constant drift could be estimated by quaternion difference value between SINS and CNS in Kalman filter. The simulation results proved that this system is feasible and accurate. In future development, UUV could reduce calibration time by the combination of CNS and GPS.
2020,42(1): 168-171 收稿日期：2019-01-21
DOI：10.3404/j.issn.1672-7649.2020.01.034
分类号：U666.1
作者简介：刘志浩(1991-),男,博士,研究方向为无人系统应用
参考文献：
[1] 王新龙. 捷联式惯导系统动、静基座初始对准[M]. 西安:西北工业大学出版社, 2013.
[2] 刘朝山, 刘光斌, 王新国, 等. 弹载星敏感器原理及系统应用[M]. 北京:国防工业出版社, 2010.
[3] PAUL D. Groves. Principles of GNSS, Inertial, andMultisensor Integrated Navigation Systems[M]. London:Artech HOUSE, 2013.
[4] 付梦印, 郑辛, 邓志红, 等.传递对准理论与应用[M]. 北京:科学出版社,2012.
[5] 牟宏伟. 水下航行器组合导航系统与信息融合技术研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2013.
[6] 齐昭. 船用捷联惯导/天文/计程仪组合导航关键技术研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工程大学. 2015
[7] 张鹏. 船用星敏感器/惯性导航系统在线标定及组合导航技术研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工程大学. 2016.
[8] 肇慧, 沈继红, 陈涛. SINS/CNS组合导航系统在线标定技术[J]. 计算机工程与应用, 2013, 49(19):1-5
[9] 邓红, 刘光斌, 陈昊明, 等. 发射惯性坐标系下误差角与数学平台失准角的推导与仿真[J]. 宇航学报, 2011, 32(4):781-786
[10] 王国臣, 齐昭, 张卓. 水下组合导航系统[M]. 北京:国防工业出版社, 2016.
