[發(fā)明專利]基于信息預(yù)評(píng)判及補(bǔ)償修正的SINS/DVL/ES組合導(dǎo)航方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610010208.0
• 申請(qǐng)日: 2016-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN105783940B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐曉蘇;童金武;張濤;李瑤;王捍兵;孫進(jìn);劉義亭;姚逸卿;楊冬瑞;陳立平;石宏飛;金博楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00;G01C21/16;G01S7/40;G01S13/58;G01S13/86;G01S13/88
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李昊

本發(fā)明提供了一種基于信息預(yù)評(píng)判及導(dǎo)航結(jié)果補(bǔ)償修正的SINS/DVL/ES組合導(dǎo)航方法。本發(fā)明在SINS/DVL組合前對(duì)DVL的數(shù)據(jù)有效性進(jìn)行判斷，當(dāng)DVL數(shù)據(jù)信息無效時(shí)，DVL導(dǎo)航信息不參與組合導(dǎo)航；同時(shí)，本發(fā)明將殘差_x2檢測(cè)法引入，對(duì)組合導(dǎo)航結(jié)果是否平穩(wěn)進(jìn)行評(píng)估，并設(shè)計(jì)了組合導(dǎo)航結(jié)果振蕩時(shí)的補(bǔ)償修正方法對(duì)Kalman輸出結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)判和修正補(bǔ)償。本發(fā)明既能有效抑制SINS/DVL組合導(dǎo)航姿態(tài)、速度的發(fā)散速度，提高組合系統(tǒng)姿態(tài)、速度精度，在一定程度上提高位置精度；又能解決在DVL數(shù)據(jù)信息質(zhì)量下降所帶來姿態(tài)誤差的振蕩問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種SINS/DVL/ES信息預(yù)評(píng)判及導(dǎo)航結(jié)果補(bǔ)償修正方法，特別適用于艦船、水下自主航行器AUV等跟蹤定位。

背景技術(shù)

AUV(Autonomous Underwater Vehicle)，自主式水下航行器)是一種可以自主地完成水下探測(cè)、攻擊、運(yùn)載、打撈等多種特定作業(yè)任務(wù)的水下航器，要求其在水下具有長(zhǎng)期自主的定位導(dǎo)航和返航能力，并具有隱蔽性。為了保證其順利解決水下作業(yè)，對(duì)AUV 提出了更高的導(dǎo)航精度要求。SINS(Strapdown Inertial Navigation Systems)，捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng))具有自主性、隱蔽性、抗干擾性，數(shù)據(jù)更新頻率高，且在短時(shí)間內(nèi)具有較高的精度的特點(diǎn)，特別適合水下導(dǎo)航。然而，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的最大的弱點(diǎn)在于定位誤差隨著時(shí)間累積增大，難以進(jìn)行長(zhǎng)航時(shí)的高精確定位，必須利用外部觀測(cè)量對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正。 DVL(Dopplervelocity log)多普勒速度計(jì)程儀)是一種利用反射回波的多普勒頻移能夠測(cè)量水面或者是水下航行器相對(duì)于海底的絕對(duì)速度或者是某一水層的相對(duì)速度，具有一定的實(shí)時(shí)性和自主性。

由于電磁波在水中嚴(yán)重衰減的特性決定了AUV水下導(dǎo)航定位不能采用SINS/GNSS的組合導(dǎo)航。目前，應(yīng)用于AUV水下導(dǎo)航定位的技術(shù)主要采用了基于SINS/DVL的組合導(dǎo)航系統(tǒng)。利用多普勒速度計(jì)程儀的速度誤差不隨時(shí)間積累的特性，與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成組合導(dǎo)航系統(tǒng)，是提高慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度的有效途徑。這種組合方式的AUV不需要接收衛(wèi)星信號(hào)，所以也不需要采用“潛航-水面校正-潛航”的導(dǎo)航模式，提高了AUV 的水下隱蔽性，這對(duì)于水下或水面航行體不能接收衛(wèi)星信號(hào)的情況下進(jìn)行組合導(dǎo)航，具有十分重要的意義。

由于水下環(huán)境復(fù)雜，目前利用SINS/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)的AUV由于DVL的探測(cè)范圍有時(shí)無法到達(dá)海底，DVL受作用深度限制，超過數(shù)百米時(shí)，只能利用水層中的水團(tuán)質(zhì)點(diǎn)作反射層，變成對(duì)水的測(cè)速。所以特別是在深海作業(yè)區(qū)就不可避免地產(chǎn)生測(cè)速誤差。如果這時(shí)候DVL的速度信息參與Kalman濾波，就會(huì)影響SINS的導(dǎo)航定位精度。因此對(duì)DVL的速度的有效性進(jìn)行判斷顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有AUV水下導(dǎo)航技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種基于信息預(yù)評(píng)判及補(bǔ)償修正的SINS/DVL/ES組合導(dǎo)航方法，所述基于信息預(yù)評(píng)判及導(dǎo)航結(jié)果補(bǔ)償修正的 SINS/DVL/ES組合導(dǎo)航方法為基于SINS/DVL/ES組合導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航方法，該系統(tǒng)包括多普勒速度計(jì)程儀、測(cè)深儀、SINS、SINS/DVL/ES信息預(yù)評(píng)判模塊、Kalman濾波處理模塊、組合導(dǎo)航補(bǔ)償修正評(píng)判模塊和補(bǔ)償修正處理模塊；

所述的導(dǎo)航方法包括以下步驟：

1)SINS/DVL/ES信息預(yù)評(píng)判模塊接收來自測(cè)深儀的深度信號(hào)D_ES，來自DVL的速度信號(hào)V_DVL和來自捷聯(lián)SINS的姿態(tài)信號(hào)當(dāng)SINS/DVL/ES信息預(yù)評(píng)判模塊接收到 DVL的速度信號(hào)V_DVL數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行以下兩個(gè)判斷：a.D_ES是否小于閾值D_(th)；b.縱搖角增量Δθ是否小于縱搖角增量閥值Δθ(th)；