
测绘学报 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (3): 515-524.doi: 10.11947/j.AGCS.2026.20250356
卞加超1(
), 薛树强1(
), 赵爽2, 朱冀星1, 高金来1, 李保金2
收稿日期:2025-09-01
修回日期:2026-03-05
出版日期:2026-04-16
发布日期:2026-04-16
通讯作者:
薛树强
E-mail:bjc0539@163.com;xuesq@casm.ac.cn
作者简介:卞加超(2000—),男,硕士,研究方向为海洋声学导航。E-mail:bjc0539@163.com
基金资助:
Jiachao BIAN1(
), Shuqiang XUE1(
), Shuang ZHAO2, Jixing ZHU1, Jinlai GAO1, Baojin LI2
Received:2025-09-01
Revised:2026-03-05
Online:2026-04-16
Published:2026-04-16
Contact:
Shuqiang XUE
E-mail:bjc0539@163.com;xuesq@casm.ac.cn
About author:BIAN Jiachao (2000—), male, master, major in ocean acoustic navigation. E-mail: bjc0539@163.com
Supported by:摘要:
海洋声学导航通常采用主动式声呐获取载体与导航信标之间的往返信号传播时间,无法同时获取多信标声学观测,仅靠单历元声学观测难以实施声学观测质量控制。针对这一问题,本文提出了开窗抗差最小二乘估计算法,通过实施多窗口联合抗差策略,在窗口滑动过程中利用历史窗口内的观测质量信息动态构建抗差等价权,即新窗口内观测初始权采用其在多历史窗口内抗差等价权的均值,并利用载体轨迹模型预报信息对窗口内新增观测值的质量进行评估。试验结果表明:①在Huber、IGG Ⅱ与IGG Ⅲ抗差策略下,本文算法可有效抵御粗差影响,尤其是显著提升了窗口边缘杠杆观测的抗差效能;②本文算法可显著提升导航定位结果的精度和可靠性,抗差导航轨迹估计更为平滑、稳定。
中图分类号:
卞加超, 薛树强, 赵爽, 朱冀星, 高金来, 李保金. 海洋声学导航开窗抗差最小二乘估计[J]. 测绘学报, 2026, 55(3): 515-524.
Jiachao BIAN, Shuqiang XUE, Shuang ZHAO, Jixing ZHU, Jinlai GAO, Baojin LI. Multi-window joint robust estimation for marine acoustic navigation[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2026, 55(3): 515-524.
表1
不同抗差估计的导航定位绝对误差统计"
| 数据集 | 解算方案 | 抗差方案 | E绝对误差 | N绝对误差 | 定位绝对误差 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 均值 | 标准差 | 均值 | 标准差 | 均值 | 标准差 | |||
| MYGI-1306 | 逐窗抗差估计 | Huber | 3.16 | 2.23 | 3.77 | 4.61 | 5.45 | 4.54 |
| IG Ⅱ | 3.08 | 2.26 | 3.65 | 4.68 | 5.31 | 4.64 | ||
| IG Ⅲ | 2.72 | 2.19 | 3.48 | 4.69 | 4.96 | 4.56 | ||
| 多窗联合抗差 | Huber | 3.14 | 2.25 | 3.76 | 4.60 | 5.41 | 4.29 | |
| IG Ⅱ | 2.41 | 3.10 | 1.93 | 3.37 | 3.25 | 4.47 | ||
| IG Ⅲ | 2.08 | 1.07 | 0.87 | 0.77 | 2.38 | 1.07 | ||
| CHOS-1808 | 逐窗抗差估计 | Huber | 2.48 | 2.17 | 2.56 | 3.51 | 3.98 | 3.72 |
| IG Ⅱ | 2.24 | 2.09 | 2.51 | 3.52 | 3.72 | 3.77 | ||
| IG Ⅲ | 1.88 | 1.70 | 2.40 | 4.05 | 3.46 | 4.07 | ||
| 多窗联合抗差 | Huber | 2.42 | 2.09 | 2.51 | 3.49 | 3.89 | 3.69 | |
| IG Ⅱ | 1.79 | 1.58 | 0.99 | 0.97 | 2.18 | 1.70 | ||
| IG Ⅲ | 1.64 | 1.32 | 0.91 | 0.96 | 1.99 | 1.49 | ||
| KAMS-1906 | 逐窗抗差估计 | Huber | 2.34 | 2.01 | 2.72 | 3.37 | 4.02 | 3.48 |
| IG Ⅱ | 2.30 | 2.04 | 2.66 | 3.38 | 3.94 | 3.52 | ||
| IG Ⅲ | 2.23 | 2.21 | 2.27 | 3.29 | 3.51 | 3.68 | ||
| 多窗联合抗差 | Huber | 2.33 | 2.02 | 2.50 | 3.44 | 3.86 | 3.56 | |
| IG Ⅱ | 1.47 | 0.92 | 2.11 | 2.90 | 2.86 | 2.77 | ||
| IG Ⅲ | 1.19 | 0.45 | 0.66 | 0.64 | 1.44 | 0.51 | ||
表2
不同窗口大小情形下导航定位绝对误差统计"
| 数据集 | 窗口大小 | 解算方案 | E绝对误差 | N绝对误差 | 定位绝对误差 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 均值 | 标准差 | 均值 | 标准差 | 均值 | 标准差 | |||
| MYGI-1306 | 16历元 | 最小二乘估计 | 3.28 | 2.56 | 4.01 | 5.05 | 5.66 | 5.17 |
| 逐窗抗差估计 | 2.92 | 2.60 | 3.55 | 5.15 | 5.11 | 5.31 | ||
| 多窗联合抗差 | 2.22 | 0.91 | 0.76 | 0.82 | 2.47 | 0.95 | ||
| 20历元 | 最小二乘估计 | 3.21 | 2.25 | 3.84 | 4.58 | 5.54 | 4.51 | |
| 逐窗抗差估计 | 2.72 | 2.19 | 3.48 | 4.69 | 4.96 | 4.56 | ||
| 多窗联合抗差 | 2.08 | 1.07 | 0.87 | 0.77 | 2.38 | 1.07 | ||
| 24历元 | 最小二乘估计 | 3.14 | 1.90 | 4.06 | 4.21 | 5.61 | 4.01 | |
| 逐窗抗差估计 | 2.77 | 1.86 | 3.52 | 4.33 | 4.93 | 4.25 | ||
| 多窗联合抗差 | 2.14 | 1.17 | 1.01 | 0.96 | 2.57 | 1.15 | ||
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