[發明專利]一種減小深海探測型AUV導航定位誤差的方法

有效

• 申請號: 201710989686.5
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107797125B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 張福斌;宋保維;嚴衛生;高劍;崔榮鑫;劉明雍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01S19/40
• 分類號: G01S19/40;G01S19/48;G01S19/49;G01S15/02;G01S15/58;G01S15/89;G01C21/16;G01C21/18;G01C25/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

1.一種減小深海探測型AUV導航定位誤差的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：AUV入水并在水下航行時，采用捷聯慣導與多普勒組合導航方式，對航行過程中采集的數據實時正向解算，用卡爾曼濾波估計出的導航參數校正捷聯慣導后，得到正向解算的AUV水下航行軌跡；

步驟2：AUV出水并在水面航行時，AUV接收衛星導航數據，采用捷聯慣導與多普勒組合導航，以及捷聯慣導、多普勒和衛星導航組合導航兩種方式獨立運行，采用兩種方式獨立對航行過程中采集的數據實時正向解算，用卡爾曼濾波估計出的導航參數校正捷聯慣導后，得到正向解算的AUV水面航行軌跡，并與步驟1得到的正向解算的AUV水下航行軌跡組合得到正向解算的AUV航行軌跡；

步驟3：在AUV航行結束后，對AUV航行過程中傳感器采集并存儲的整個數據按時間反向順序進行逆向解算，得到逆向解算的AUV航行軌跡；在逆向解算過程中，取初值為正向解算的末值，所述初值包括初始姿態矩陣、初始速度、初始經度、初始緯度、初始高度，并將正向解算中的陀螺輸出值和地球自轉角速率取反，并通過卡爾曼濾波對導航參數進行估計，用卡爾曼濾波估計出的導航參數校正捷聯慣導數據；

步驟4：將步驟2得到的正向解算的AUV航行軌跡與步驟3得到的逆向解算的AUV航行軌跡做差，得到AUV水下航行過程中兩個軌跡的空間距離差取到最小值的時刻，以該時刻為分界，將該時刻之前的正向解算的AUV航行軌跡以及該時刻之后的逆向解算的AUV航行軌跡進行組合，得到AUV水下航行軌跡。

2.根據權利要求1所述一種減小深海探測型AUV導航定位誤差的方法，其特征在于：

步驟1中AUV水下航行階段采用捷聯慣導與多普勒組合導航方式得到正向解算的AUV水下航行軌跡的過程為：

步驟1.1：建立捷聯慣導與多普勒組合導航下的卡爾曼濾波模型；

步驟1.2：AUV在水下航行中實時的通過捷聯慣導和多普勒速度儀獲得導航定位數據，并作實時正向解算，得到每個采樣時刻下的位置、姿態矩陣、速度數據，并利用步驟1.1建立的卡爾曼濾波模型進行濾波：

對濾波模型先進行離散化得到離散狀態方程，再進行離散卡爾曼濾波，當獲得量測更新時，通過濾波對導航參數進行估計，將導航參數反饋給捷聯慣導，得到校正后的位置更新，并將位置更新數據和其他濾波獲得的數據不斷記錄并保存下來，得到正向解算的AUV水下航行軌跡。

3.根據權利要求2所述一種減小深海探測型AUV導航定位誤差的方法，其特征在于：

步驟2中AUV水面航行階段得到正向解算的AUV水面航行軌跡的過程為：

步驟2.1：建立捷聯慣導、多普勒和衛星導航組合導航下的卡爾曼濾波模型；

步驟2.2：AUV接收衛星導航數據，同時AUV還根據通過捷聯慣導和多普勒速度儀獲得導航定位數據，并作實時正向解算，得到每個采樣時刻下的位置、姿態矩陣、速度數據，并利用步驟2.1和步驟1.1建立的卡爾曼濾波模型獨立進行濾波處理：

對兩種濾波模型先離散化，再獨立進行離散卡爾曼濾波，當獲得量測更新時，通過濾波對導航參數進行估計，將導航參數反饋給捷聯慣導，得到校正后的位置更新，并將位置更新數據和其他濾波獲得的數據不斷記錄并保存下來，得到正向解算后AUV水面航行軌跡。