基于高斯样条函数的水下重力辅助惯性导航

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ＷＡＮＧＺｈｉ－ｇａｎｇ，ＧＵＸｕｅ－ｆｅｎｇ
（１．Ｔｈｅ９１５５０ｔｈＴｒｏｏｐｏｆＰＬＡ，Ｄａｌｉａｎｌ１６０２３，Ｃｈｉｎａ；
２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＷｅａｐｏｎ，ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００３３，Ｃｈｉｎａ；
续的解析形式，解决了利用卡尔曼滤波实现水下重力辅助惯性导航，需要对重力量测值及其误差精确建模的问题。在分辨率为２ × ２的某区域重力异常数据基础上进行仿真分析，局部重力场解析重构后的平均误差小于０．１９ｍＧａｌ，潜器的平均经、
３．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＮａｖｌａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）
纬定位误差分别小于０．８２和０．２０ｎｍｉｌｅ，为提高惯性导航精度提供了依据。关键词：重力辅助惯性导航；高斯样条函数；局部重力场；扩展卡尔曼滤波；惯性导航系统
中图分类号：ＴＮ９１ｌ文献标识码：Ｂ
ＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＧｒａｖｉｔｙＡｉｄｅｄＩｎｅｒｔｉａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＧａｕｓｓＳｐｌｉｎｅＦｕｎｃｔｉｏｎ
－
ＤＧａｕｓｓｓｐｌｉｎｅｆｕｎｃｔｉｏｎｗａｓｇｉｖｅｎｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｉｎｏｕｒｎｅｗｐａｔｔｅｎ，ｔｒｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｍｅａｓｕｒｅｄｒａｇｖｉｔｙａｎｄ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｉｎｄｉｃａｔｅｄｇｒａｖｉｔｙｗａｓｔｈｅｎｅｘｐｒｅｓｓｅｄａｓａｃｏｎｔｉｎｕａｌａｎａｌｙｔｉｃａｌｅｑｕａｔｉｏｎｔｏｍｏｄｅｔｈｅｇｒａｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｉｒｅｒ．ｒ０ｒｓ．Ａｆｔｅｒｔｈａｔ，ｔｈｅｅｘｔｅｎｄｅｄＫａｌｍａｎｉｆｌｔｅｒｃａｎｂｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ，ｗｉｔｈｔｈｅｇｒａｖｉｔｙｄｉｆｅｒｅｎｃｅｕｓｅｄａｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒｒｏｒｏｆＩＮＳ．Ｆｉｎｌｌａｙ，ａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｄｏｎｅｏｎ２ｘ２ｒａｇｖｉｔｙａｎｏｍａｌｙｄａｔａｂａｓｅ，ａｎｄｆｒｏｍｔｈｅｒｅ — ｓｕｈｓｗｅｃａｎｓｅｅｔｈａｔｔｈｅｍｅａｎｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｌｏｃｌａｒａｇｖｉｔｙｉｆｅｌｄｉｓｌｅｓｓｔｈｎａ０．１９ｍＧａｌ，ａｎｄｔｈｅｍｅｎａｌｏｃａ・ｔｉｏｎｅｒｒｏｒｉｎｌｏｎｇｉｔｕｄｅａｎｄｌａｔｉｔｕｄｅｉｓ０．８２ａｎｄ０．２０ｎａｕｔｉｃａｌｍｉｌｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｇｒａｖｉｔｙａｉｄｅｄｉｎｅ￣ｉｌａｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；Ｇａｕｓｓｓｐｌｉｎｅｆｕｎｃｔｉｏｎ；Ｌａｏｃａｌｒａｇｖｉｔｙｉｆｅｌｄ；ＥｘｔｅｎｄｅｄＫａｌｍａｎｉｆｌｔｅｒ；
第３１卷第３期
文章编号：１００６ — ９３４８（２０１４）０３ — ００５５ — ０５
计
算
机
仿
真
２０１４年３月
基于高斯样条函数的水下重力辅助惯性导航
王志刚ｌＩ．顾雪峰
（１．中国人民解放军９１５５０部队，辽宁大连１１６０２３；２．海军工程大学兵器工程系，湖北武汉４３００３３；３．海军工程大学兵器科研部，湖北武汉４３００３３）摘要：在水下重力辅助惯性导航定位问题的研究中，利用卡尔曼滤波实现水下重力辅助惯性导航，需要对重力量测值及其误差建模．为此提出一种基于二维高斯样条函数逼近的水下重力辅助导航新方法，将测量重力与惯导指示重力之差表示为连
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｇｒａｖｉｔｙａｉｄｅｄｉｎｅ￣ｉｌａｎａｖｉｇａｔｉｏｎｏｎＫａｌｍａｎｉｆｌｔｅｒｒｅｑｕｉｒｅｓｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｇｒａｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｉｒｅｒｏｒｓ．Ｄｕｅｔｏｔｈａｔｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ａｎｅｗｐａｔｔｅｒｎｏｆｇｒａｖｉｔｙａｉｄｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎ２