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1. 声学导航与 INS 紧组合：EKF 与 ESKF

核心结论：紧组合的本质是把声学传感器的原始测量（斜距、相位差）直接喂给滤波器，让 INS 的机械编排与声学观测在测量层面握手，而非等各自解算完位置后再做二次融合。EKF 直接估计导航状态，简单但受困于线性化点漂移；ESKF 估计 INS 的误差状态，线性化始终在原点附近进行，精度更高、重置更干净，是声学导航与 INS 紧组合的工业级首选。

1.1 为什么需要紧组合

1.1.1 松组合的裂缝：当两套系统各自为战

想象我们有两条河流。一条叫 INS 河，水流湍急（采样率 100 Hz 以上），但泥沙俱下，越流越浑浊——姿态、速度、位置误差随时间缓慢发散。另一条叫声学河，水流平缓（采样率 1 Hz 甚至更低），但水质清澈，每一滴都携带绝对空间信息。如果我们在两条河的下游修一个水闸，把浑浊的 INS 水与清澈的声学水混合，这就是松组合。

在松组合里，INS 先独立完成机械编排，输出一个三维位置；声学系统（LBL 长基线或 USBL 超短基线）也独立完成声线解算，输出另一个三维位置。卡尔曼滤波器只负责把两个位置做加权平均。听起来合理对吧？别急，问题恰恰出在"各自为战"。

当声学信号因多径效应丢失一个应答器时，声学系统可能只输出二维水平位置，高度通道失效。此时松组合滤波器面对的是一个不完整的位置向量