水下定位系统传感器安装误差标定技术研究.pdf

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1、5O传感器与微系统(TmsducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第6期水下定位系统传感器安装误差标定技术研究李铁，聂鹏，李想(1．中国人民解放军91550部队，辽宁大连116023；2．哈尔滨工程大学水声工程学院。黑龙江哈尔滨150001)摘要：提出了一种基于非线性参数估计的水下定位系统传感器安装误差标定技术。水下定位系统由声学传感器，GPS和船体姿态传感器组成，各传感器的坐标系并不能完全重合，需要对传感器之间的误差标定后进行修正才能够获得高精度的定位

2、效果。已有的标定方法多基于高斯一牛顿迭代法，而当非线性系统模型线性化带来较大误差时，常规的基于高斯一牛顿迭代法的标定方法已无法达到高精度的要求，而非线性模型参数估的直接解法则掺入了三阶量，有效减小线性化的模型误差，提高了各传感器安装误差的标定精度。海试数据处理表明：定位精度可由1m提高到0．7m。关键词：非线性参数估计；水下定位系统；安装误差校准；直接解法中图分类号：TN767．7文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)06-0050-05Researchontechniqueof

3、underwaterpositioningsensorsysteminstallationerrorcalibrationLITie，NIEPeng，LIXiang。(1．TheChinesePeople’SLiberationArmy91550，Dalian116023，China；2．CoHegeofUnderwaterAcousticEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：Amethodofun

4、derwaterpositioningsystem’Ssensorinstallationerrorcalibrationtechniquebasedonnonlinearparameterestimationisproposed．Underwaterpositioningsystemiscomposedofacousticsensor，GPSandshipattitudesensor，butthecoordinateofsensorsystemscouldn’tbecompletelycoin

5、cided．Socalibrationtechniquesisneededtoreachhi【gh·precisionpositioning．ThecalibrationmethodhasbeenmostlybasedonGauss—Newtoniteration．Whenthereislargesystemmodelerrorcausedbylinearizationofthenonlinearsystemmode1．ConventionalmethodbasedonGauss—Newtonc

6、ouldn’tachievetherequirementofhighprecisioncalibration，butthedirectsolutionmethodismixedwiththird-orderquantityrulesSOiteffectivelyreducedthemodelerrorcausedbylinearizationandimprovedtheprecisionofcalibrationofthesensorsystem．Processingseatrialdatash

7、owthatthepositioningprecisioncouldbeimprovedfromlmto0．7m．Keywords：nonlinearparameterestimation；underwaterpositioningsystem；installationerrorcalibration；directsoluti0nmethOd0引言文提出了一种非线性模型参数估的直接解法(非迭代算水下定位系统在海洋工程和海洋开发中有着广泛的应法)，因其使用了三阶量，能有效地减小线性化带来的模型用。

8、水下定位系统由声学传感器，GPS和船体姿态传感器误差。组成。影响水下定位系统定位精度的主要因素有系统自身1传感器安装误差标定模型的建立误差、海洋环境参数测量误差以及由安装所引起的系统各水下定位系统的定位流程为J：先由安装在测量船上传感器之间的对准误差。而这种各传感器之间的对准误差的声学定位系统向安装在目标上的声学应答器发出询问信会严重影响到水下定位系统的定位精度，需要对其进号，应答器检测到该询问信号后回复应答信号，处理机系统行标定。目前标定的方法多基于高斯一牛顿迭代法J，而再由此解算得到应答器在