[發明專利]一種基于組合導航技術的涌浪測量方法及系統

有效

• 申請號: 201911380869.2
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN110986897B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 邵翁杰;易凱
• 申請（專利權）人: 武漢邁普時空導航科技有限公司
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G01C21/16;G01S19/14;G01S19/47
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 唐勇

1.一種基于組合導航技術的涌浪測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

測量預設持續時間段內的水面高度，并對測量的水面高度取平均值得到水面平均高度，同時獲取位于水面的慣導傳感器輸出的速度和姿態信息；

利用慣導傳感器的導航輸出和原始測量值，以及GNSS的觀測值，創建一個升沉濾波器；

根據慣導傳感器輸出的姿態信息和慣導傳感器原始觀測值，對慣導傳感器速度增量輸出值進行補償；

基于慣導傳感器的數據輸出比力和當地重力加速度，計算出當前時刻的速度；

根據上一個歷元的高程，以及當前歷元和上一個歷元的速度，計算得到當前歷元結束后的高程，從而得到當前實際水面高度；

基于當前實際水面高度和水面平均高度，計算得到當前涌浪值；

其中，所述對慣導傳感器速度增量輸出值進行補償，具體的補償計算公式為：

其中，表示補償后的慣導傳感器速度增量輸出值，s_a表示慣導傳感器比例因子，表示載體坐標系轉換至地理坐標系的姿態轉換矩陣，表示慣導傳感器原始觀測值，b_a表示慣導傳感器零偏，Δt_k表示增量形式的觀測時間長度，T表示矩陣的轉置運算符號；

其中，所述計算出當前時刻的速度，計算公式為：

其中，表示當前時刻的速度，f^b表示慣導傳感器實際輸出的比力，gⁿ表示當地重力加速度；

所述根據上一個歷元的高程，以及當前歷元和上一個歷元的速度，計算得到當前歷元結束后的高程，計算公式為：

h_k＝h_k-1-v_D，k-1/2Δt_k

其中，h_k表示當前歷元結束后的高程，h_k-1表示上一個歷元的高程，v_D，k-1/2表示當前歷元和上一個歷元間中間時刻的速度；

其中，基于當前實際水面高度和水面平均高度，計算得到當前涌浪值，具體計算公式為：

Heave＝H₀-h₀

其中，Heave表示當前涌浪值，H₀表示水面平均高度，h₀表示當前實際水面高度。

2.如權利要求1所述的一種基于組合導航技術的涌浪測量方法，其特征在于，在利用慣導傳感器的導航輸出和原始測量值，以及GNSS的觀測值，創建一個升沉濾波器之前，還包括：

構建升沉濾波器估計的狀態方程，所述狀態方程包括速度誤差微分方程、高度誤差微分方程和傳感器誤差微分方程；

構建升沉濾波器的觀測方程；

創建設置觀測噪聲方差陣和狀態噪聲方差陣，所述狀態噪聲方差陣具體為Q＝diag{VRW²，VRW²，VRW²，Q_ba，Q_ba，Q_ba，Q_sa，Q_sa，Q_sa}，其中，VRW表示速度隨機游走,σ_ba表示慣導傳感器零偏穩定性，σ_sa表示慣導傳感器比例因子偏差，τ_ba、τ_sa均表示時間，Q表示狀態噪聲方差陣，diag表示對角矩陣；

采用閉環Kalman濾波器已經過觀測更新后的狀態參數估計值，將狀態參數估計值反饋到當前的導航狀態中，以修正導航狀態，其中，將狀態參數估計值反饋到當前的導航狀態中的反饋方法包括高程反饋方法和速度反饋方法，所述高程反饋方法表示為所述速度反饋方法表示為表示高程的推算量，δh_D表示高程的修正量，表示速度的推算量，δvⁿ表示速度的修正量，h表示高程反饋方法，vⁿ表示速度反饋方法。