近日,智能车辆团队论文《Joint Calibration of DVL Misalignment and Anisotropic Scale Factors Using Lie Algebra-Based Adaptive Optimization》在Ocean Engineering上发表。

DVL是水下航行器SINS/DVL组合导航系统的重要速度传感器，其安装失准角和刻度因子的标定精度直接影响长期定位性能。实际应用中，DVL不仅会因安装不确定性而存在较大的安装失准角，三个坐标轴的刻度因子也可能因水体介质温度、盐度等因素影响而不一致，使得DVL误差参数的准确标定极为困难。现有方法通常采用单一标量刻度因子，并将刻度因子与安装失准角分步估计，难以准确描述二者之间的耦合关系，在大失准角和三轴各向异性条件下容易产生标定误差。

针对上述问题，本研究提出了一种基于李代数和统计自适应Adam优化的DVL六参数联合标定方法。该方法采用李代数描述三维安装旋转，并将三个轴向刻度因子分别建模，构建由三个安装失准参数和三个刻度因子组成的联合标定模型，避免了小角度近似和标量刻度假设带来的误差。同时，引入双样本假设检验，根据残差下降是否仍具有统计显著性自适应调整学习率，从而抑制参数收敛后的稳态振荡，提高联合估计的稳定性和精度。

研究进一步分析了六参数标定的可观性条件。结果表明，固定方向运动难以完整辨识六个参数，平面运动通常只能辨识五个参数，只有在充分的三维运动激励下，三个安装失准参数和三个刻度因子才能被同时准确估计。

仿真结果表明，与QNQ-P方法相比，所提出方法将X轴刻度因子估计均方根误差降低了29.62%。实船试验中，采用该方法标定后，SINS/DVL组合导航最终水平定位误差为2.614 m，较RIEKF方法降低27.27%，验证了该方法在实际水下导航系统中的有效性。

本研究实现了大安装失准角与三轴各向异性刻度因子的统一标定，揭示了运动激励与参数可观性之间的关系，可为DVL标定航迹设计和高精度SINS/DVL组合导航提供理论与方法支撑。

论文作者：曹世鹏；边有钢；王广才；秦洪懋；胡满江；张定华；王鼎杰；丁荣军;

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2026.126969