基于罗德里格矩阵变换的水下导航系统校准算法研究

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.02.016

兵工学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (2): 342-349.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.02.016

基于罗德里格矩阵变换的水下导航系统校准算法研究

张森¹，郭锦标¹，吴媛媛²

（1.海军工程大学电子工程学院，湖北武汉 430033； 2.31003部队，北京 100089）

收稿日期:2019-05-07 修回日期:2019-05-07 上线日期:2020-04-04
作者简介:张森（1982—），男，副教授，硕士生导师。E-mail：johnson_xh@sina.com
基金资助:
国家高技术研究发展计划项目（2014AA093405）；国家自然科学基金项目（61101205、41976177）

Calibration Algorithm for Underwater Navigation System Based on Rodrigues Matrix Transformation

ZHANG Sen¹， GUO Jinbiao¹， WU Yuanyuan²

（1.School of Electronic Engineering， Naval University of Engineering， Wuhan 430033， Hubei, China；2.Unit 31003 of PLA， Beijing 100089， China）

Received:2019-05-07 Revised:2019-05-07 Online:2020-04-04

摘要/Abstract

摘要： 针对多正交信号水下导航系统在系统校准时无姿态先验知识的问题，提出采用罗德里格矩阵变换法的系统校准算法，进行发射端的姿态角估计。该方法解决了传统非线性最小二乘法初始值误差过大会导致算法无法收敛的问题，同时不需要非线性近似，避免了线性化带来的误差，计算简便、高效，且没有角度大小的限制，适用范围广。湖试结果表明，系统校准方法无需先验信息，比最小二乘估计法具有更高的估计精度。

关键词: 多正交信号水下导航系统, 系统校准, 罗德里格矩阵, 姿态角估计

Abstract: In order to solve the problem that multi-orthogonal signal underwater navigation system has no prior knowledge of attitude in system calibration, a system calibration algorithm based on Rodriguez matrix transformation is proposed to estimate the attitude angle of transmitter. The proposed method is used to solve the problem that the initial error of the traditional non-linear least squares method is too large to lead to the convergence of the algorithm. In the proposed method, the non-linear approximation is not required to avoid the error caused by linearization, and the calculation is simple and efficient. It has no limitation on angle size and has a wide range of applications. The lake trial results show that the estimation accuracy of the proposed method is higher than that of the least square estimation method without prior information. Key

Key words: underwaternavigationsystembasedonmulti-orthogonalsignals, systemcalibration, Rodriguesmatrix, attitudeangleestimation

中图分类号:

TB568

张森，郭锦标，吴媛媛. 基于罗德里格矩阵变换的水下导航系统校准算法研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(2): 342-349.

ZHANG Sen， GUO Jinbiao， WU Yuanyuan. Calibration Algorithm for Underwater Navigation System Based on Rodrigues Matrix Transformation[J]. Acta Armamentarii, 2020, 41(2): 342-349.

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第41卷
第2期2020 年2月兵工学报ACTA
ARMAMENTARIIVol.41No.2Feb.2020

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基于罗德里格矩阵变换的水下导航系统校准算法研究

Calibration Algorithm for Underwater Navigation System Based on Rodrigues Matrix Transformation

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