[發明專利]SINS/DVL組合導航系統一體化誤差標定方法

無效

• 申請號: 201310317344.0
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103389115A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 高偉;劉亞龍;徐博;池姍姍;肖永平;陳春;王文佳;郭宇;田學林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及導航領域，特別是涉及一種SINS/DVL組合導航系統一體化誤差標定方法。

背景技術

慣性導航系統（INS）的定位誤差具有隨時間累積的特性，對于艦船等需要長時間導航的運載體來說，往往輔以其它導航設備進行組合導航，以提高導航系統的定位精度。多普勒計程儀（DVL）以其測速精度高，誤差不隨時間累積的特點，成為INS一種重要的輔助導航設備，在船用導航領域得到了廣泛的應用，尤其對于無線電信號無法有效傳播的水下環境，INS/DVL組合導航系統發揮著舉足輕重的作用。由多普勒計程儀測速原理可知，計程儀輸出的速度是沿DVL儀器坐標系上的，使用DVL測量速度進行組合導航時，必須要經過坐標轉換，將其由儀器坐標系轉換到導航坐標系上，這一過程通常是用INS航姿信息或者羅經的航向信息進行坐標系的轉換。由于該過程是在假定DVL儀器坐標系與IMU（慣性測量單元）姿態測量系之間不存在安裝偏差角的前提下進行的，因此，如果二者之間存在安裝偏差角（安裝過程中不可避免），尤其是艏向偏差角時，便會產生速度轉換誤差，進而引起載體的航跡向與航向偏差，最終直接影響系統的導航精度?？紤]到這部分誤差的重要性，在利用DVL速度信息進行輔助導航之前，必須要對DVL與IMU之間的安裝偏差角進行校準。

目前，常用通過高精度GPS提供的載體速度信息與DVL輸出的速度信息進行最小二乘擬合或者濾波估計的方法對安裝偏差角進行估計，方案對GPS的測速精度要求較高，實現條件較為苛刻，同時受量測噪聲的影響導致方案穩定性較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種實現簡單、穩定性好、精度高的SINS/DVL組合導航系統一體化誤差標定方法。

為解決上述技術問題，作為本發明的一個方面，提供了一種SINS/DVL組合導航系統一體化誤差標定方法，其特征在于，包括：步驟1，實時獲取載體相對DVL儀器坐標系的第一航行距離分量和GPS位置信息相對載體系的第二航行距離分量；步驟2，將所述第一航行距離分量和第二航行距離分量進行基于SVD的最小二乘擬合，從而得到SINS/DVL一體化轉換矩陣；步驟3，判斷步驟2估計到的所述轉換矩陣是否滿足精度要求，如果不滿足則重復步驟1至2，直至擬合精度達到導航的要求。

進一步地，所述步驟1具體包括：使所述載體保持固定航向航行，同時采集DVL的速度輸出信息、GPS的位置輸出信息、SINS輸出的航向信息和SINS輸出的姿態信息；利用所述速度輸出信息進行航位推算從而得到所述第一航行距離分量；根據所述位置輸出信息實時解算出所述載體東北向航行距離分量，并利用捷聯矩陣將其轉化為相對載體系的所述第二航行距離分量。

進一步地，所述航位推算根據下式公式（1）推算：

rdi(t)=Σt=1Nr·di(t)·Δt=xdi(t)ydi(t)]]>公式(1)

其中，i表示慣性系，d表示DVL，N表示第N時刻，t表示時間；

是所述速度輸出信息，

是所述第一航行距離分量，