[發(fā)明專利]一種大潛深A(yù)UV下潛定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910365822.2
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110057365B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張強(qiáng);李曄;張雯;曹建;李岳明;姜言清;廖煜雷;李宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及水下導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種大潛深A(yù)UV下潛定位方法。通過AUV搭載水下通信節(jié)點(diǎn)、捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)和溫鹽深傳感器；構(gòu)建純距離誤差估計(jì)濾波模型；水面母船向AUV發(fā)送NED坐標(biāo)系位置信息及時(shí)間信息；AUV記錄捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)定位信息及溫鹽深傳感器信息；通過傳輸時(shí)間和溫鹽深傳感器信息得到AUV到母船的測距信息；構(gòu)建強(qiáng)跟蹤UKF算法；融合水面母船水平定位信息、測距信息和捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)定位信息和深度信息，跟蹤深潛過程中AUV在NED坐標(biāo)系下的水平定位誤差以及載體坐標(biāo)系下AUV的測速誤差，對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)校正得到精確AUV下潛定位信息。本發(fā)明能夠擴(kuò)展AUV捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的水下在線校正手段，有效降低定位誤差修正時(shí)間成本和設(shè)備成本，增強(qiáng)AUV的海洋環(huán)境適配能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種大潛深A(yù)UV下潛定位方法。

背景技術(shù)

AUV上的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的水下重調(diào)問題長久以來備受學(xué)界關(guān)注。

對于大潛深A(yù)UV而言，由于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在下潛階段無法獲得衛(wèi)星導(dǎo)航定位信息和DVL測速信息的及時(shí)修正，不得不在純慣導(dǎo)模式下工作，致使AUV潛至指定深度時(shí)，捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)百甚至上千米的定位誤差。如AUTOSUB 6000配備的Ixsea Oceano PHINS捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，在純慣導(dǎo)模式下的定位精度為0.3m/s，若大潛深A(yù)UV以2節(jié)速度下潛至6000m深度，捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)此時(shí)將產(chǎn)生至少1800m的定位誤差，亟需水下聲學(xué)定位系統(tǒng)予以校正。

目前，常用的水下聲學(xué)定位系統(tǒng)有長基線定位系統(tǒng)LBL和超短基線定位系統(tǒng)USBL，LBL系統(tǒng)雖然精度較高，但基陣的布放和回收都會耗費(fèi)大量船時(shí)；而USBL系統(tǒng)雖然安裝布設(shè)方便，但其水面輔助導(dǎo)航設(shè)備不但價(jià)格昂貴而且對安裝精度要求極高，與這兩種聲學(xué)定位系統(tǒng)不同，本發(fā)明針對大潛深A(yù)UV在深潛過程中的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差校正問題，提出了一種大潛深A(yù)UV下潛定位方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大潛深A(yù)UV下潛定位方法，以擴(kuò)展AUV捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的水下在線校正手段，有效降低捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在大潛深A(yù)UV布放段定位誤差修正的時(shí)間成本和設(shè)備成本，增強(qiáng)大潛深A(yù)UV的海洋環(huán)境適配能力。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種大潛深A(yù)UV下潛定位方法，包括：

步驟一：通過大潛深A(yù)UV搭載水下通信節(jié)點(diǎn)、捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)以及溫鹽深傳感器，得到大潛深A(yù)UV的基本信息；

步驟二：構(gòu)建大潛深A(yù)UV的純距離誤差估計(jì)濾波模型；

步驟三：根據(jù)同步水聲通信協(xié)議，水面母船向大潛深A(yù)UV發(fā)送水面母船各時(shí)刻在NED坐標(biāo)系下的水平位置信息以及相應(yīng)的時(shí)間信息；

步驟四：根據(jù)大潛深A(yù)UV水聲通信系統(tǒng)接收到的步驟三所述時(shí)間信息，大潛深A(yù)UV記錄此時(shí)的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)定位信息以及此時(shí)的溫鹽深傳感器輸出的溫度、導(dǎo)電率和深度信息；

步驟五：根據(jù)同步水聲通信協(xié)議，通過傳輸時(shí)間和溫鹽深傳感器信息，大潛深A(yù)UV計(jì)算得到自身到母船的測距信息；

步驟六：構(gòu)建強(qiáng)跟蹤UKF算法模型；

步驟七：根據(jù)強(qiáng)跟蹤UKF算法，融合水面母船水平定位信息、大潛深A(yù)UV同母船的測距信息和大潛深A(yù)UV捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)定位信息、大潛深A(yù)UV深度信息，跟蹤深潛過程中大潛深A(yù)UV在NED坐標(biāo)系下的北向和東向水平定位誤差以及載體坐標(biāo)系下AUV的縱向和橫向測速誤差，對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出進(jìn)行校正，得到精確的大潛深A(yù)UV下潛定位信息；

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

所述步驟一中，所述步驟一方法的具體步驟為：

1)通過大潛深A(yù)UV搭載水下通信節(jié)點(diǎn)即水下modem，水面母船搭載水面通信節(jié)點(diǎn)即水面modem，將水聲通信采用同步協(xié)議，使水面modem與水下modem時(shí)間同步；