GNSS-A水下定位的动态非线性Gauss-Helmert模型及其抗差总体卡尔曼滤波算法

P228; GNSS-声学组合式观测是确定海底控制点位置的重要手段,但会受到声速不确定性、海面平台定位偏差等误差因素的干扰,而基于误差传播定律的常规方法对各类误差的处理策略使得海底点坐标解算不准确.针对这一问题,本文将声速测距误差非时变项设为待解参数,在水下观测方程的系数矩阵中讨论声速测距误差时变项与换能器位置误差的影响,构建了 GNSS-声学水下定位的动态非线性高斯-赫尔默特(Gauss-Helmert,GH)模型,并推导了该模型的总体卡尔曼滤波解.在此基础上,进一步考虑扩展后的观测信息受到粗差污染的情况,给出了模型的抗差处理方法及解算步骤.最后分别通过仿真试验和胶州湾海域实测试验进行了验证...

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Published in测绘学报 Vol. 52; no. 4; pp. 559 - 570
Main Authors 邝英才, 吕志平, 李林阳, 王方超, 许国昌
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 火箭军士官学校作战保障系,山东青州262500%信息工程大学地理空间信息学院,河南郑州450001 20.04.2023
哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院,广东深圳518055%信息工程大学地理空间信息学院,河南郑州450001%哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院,广东深圳518055
信息工程大学地理空间信息学院,河南郑州450001
Subjects
海底控制点
GNSS-声学技术
声速测距误差
抗差估计
非线性GH模型
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ISSN1001-1595
DOI10.11947/j.AGCS.2023.20210467

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Summary:P228; GNSS-声学组合式观测是确定海底控制点位置的重要手段,但会受到声速不确定性、海面平台定位偏差等误差因素的干扰,而基于误差传播定律的常规方法对各类误差的处理策略使得海底点坐标解算不准确.针对这一问题,本文将声速测距误差非时变项设为待解参数,在水下观测方程的系数矩阵中讨论声速测距误差时变项与换能器位置误差的影响,构建了 GNSS-声学水下定位的动态非线性高斯-赫尔默特(Gauss-Helmert,GH)模型,并推导了该模型的总体卡尔曼滤波解.在此基础上,进一步考虑扩展后的观测信息受到粗差污染的情况,给出了模型的抗差处理方法及解算步骤.最后分别通过仿真试验和胶州湾海域实测试验进行了验证,试验结果表明,在不同深度或不同换能器位置误差大小的无粗差设定下,本文方法解算精度及稳定性较常规方法均更高;当观测信息含有粗差时,模型的抗差滤波算法能更准确地识别及定位异常信息,其三维点位精度明显更优,解算效果达到最佳.
ISSN:1001-1595
DOI:10.11947/j.AGCS.2023.20210467