一种面向AUV的DVL辅助松耦合惯性导航策略：考虑姿态误差建模与方差传播
机器人学
2026-01-28 v1
摘要
在水下导航系统中， strap-down惯性导航系统/多普勒速度日志（SINS/DVL）基于松耦合结构广泛采用。传统方法通过SINS推导的姿态将DVL速度从机体坐标系投影到导航坐标系；然而，累积的姿态估计误差会引入速度投影偏差，并在长期运行期间降低导航性能。为此提出两种互补改进：首先，构建考虑姿态误差项的DVL速度转换模型，以减少由投影引起的速度偏差；其次，开发基于协方差矩阵的方差传播方法，在坐标系之间传递DVL测量不确定性，通过引入基于期望的姿态误差补偿项实现统计一致的噪声建模。仿真与现场实验结果表明，这两种改进单独使用均可提升导航精度，并确认累积的姿态误差同时影响投影速度测量及其相关不确定性。当两者联合应用时，长期误差发散被有效抑制。现场实验结果显示，所提方法相对于基线IMU+DVL方法，3D位置RMSE改进78.3%，最大分量位置误差降低71.8%，为提升长期SINS/DVL导航性能提供了稳健解决方案。
引用
@article{arxiv.2601.19509,
title = {A DVL Aided Loosely Coupled Inertial Navigation Strategy for AUVs with Attitude Error Modeling and Variance Propagation},
author = {Jin Huang and Zichen Liu and Haoda Li and Zhikun Wang and Ying Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.19509},
year = {2026}
}