An Efficient SINS/DVL Integrated Navigation Algorithm Compensating for Motion Effects

doi:10.1109/tvt.2026.3745575

An Efficient SINS/DVL Integrated Navigation Algorithm Compensating for Motion Effects

2026-10-20

0

PRE

AI

DOI：10.1109/tvt.2026.3745575

原文链接

原文求助

摘要

En 中文

捷联惯性导航系统/多普勒计程仪（SINS/DVL）集成系统为自主水下航行器（AUVs）提供了精确的水下导航。然而，传统的DVL测量模型假设在声波往返期间，航行器速度和波束方向保持不变。当航行器经历涉及高速、加速度或急动的高动态平移运动时，该假设失效，由此产生的运动相关误差会降低导航精度。为解决这些局限性，本文在SINS/DVL框架内提出了一种运动补偿的多普勒频移模型。首先，开发了一种状态后向投影方法，用于从接收时刻的导航解算中估计传输时刻的状态，避免了历史数据缓冲。基于此方法，推导出广义多普勒频移公式。当其运动相关修正项可忽略时，该公式趋近于经典多普勒模型，验证了理论一致性。随后，将所提出的模型集成到紧耦合SINS/DVL滤波器中，作为测量补偿回路，无需修改滤波器架构。仿真和实地测试验证了该框架在平移主导、轨迹轻微弯曲场景下的有效性。实地测试结果表明，与常规方法相比，所提出的方法将水平定位均方根误差（RMSE）降低了13.4%。与状态缓冲插值方法相比，所提出的方法减少了状态存储需求并缩短了计算时间，提供了实用的精度-成本权衡。

Keyword:

SINS/DVL integrated system

motion-dependent errors

generalized Doppler shift formula

buffering-free formulation

An Efficient SINS/DVL Integrated Navigation Algorithm Compensating for Motion Effects

摘要

期刊

机构

引用论文