[發(fā)明專(zhuān)利]一種超短基線/捷聯(lián)慣性導(dǎo)航松組合的導(dǎo)航誤差校正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010144251.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111380519B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫大軍;鄭翠娥;張殿倫;張居成;韓云峰;崔宏宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01C21/16
• 分類(lèi)號(hào): G01C21/16;G01C21/00;G01C21/18;G01S5/22;G01S19/42
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張換男

1.一種超短基線/捷聯(lián)慣性導(dǎo)航松組合的導(dǎo)航誤差校正方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將超短基線聲學(xué)基陣倒置安裝在水下航行器上，捷聯(lián)慣性導(dǎo)航的陀螺組件和加速度計(jì)組件固聯(lián)在水下航行器上，水面布放一個(gè)同步信標(biāo)；信標(biāo)在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的位置通過(guò)GPS獲得；

所述導(dǎo)航坐標(biāo)系是指“東北天”地理坐標(biāo)系，該地理坐標(biāo)系以水下航行器的質(zhì)心為原點(diǎn)o，x軸指向地理東向，y軸指向地理北向，z軸垂直于xoy平面指向天向，x軸、y軸和z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系；

步驟二、通過(guò)測(cè)量聲信號(hào)在超短基線聲學(xué)基陣與信標(biāo)之間的單程傳播時(shí)延及有效聲速，在基陣坐標(biāo)系下，計(jì)算信標(biāo)的位置以及超短基線聲學(xué)基陣與信標(biāo)的相對(duì)深度，再計(jì)算相對(duì)深度與聲信號(hào)在水下航行器和信標(biāo)之間傳播距離的比值，計(jì)算出的比值即為基陣開(kāi)角的余弦值；

所述基陣坐標(biāo)系是指以超短基線聲學(xué)基陣中心為原點(diǎn)O_a，沿超短基線聲學(xué)基陣平面指向水下航行器的艏向方向?yàn)閅_a軸，Z_a軸垂直于基陣平面向上，X_a軸與Y_a軸、Z_a軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系；

步驟三、根據(jù)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航提供的水下航行器姿態(tài)信息以及基陣坐標(biāo)系下和導(dǎo)航坐標(biāo)系下信標(biāo)的位置信息，獲得在捷聯(lián)慣性導(dǎo)航計(jì)算導(dǎo)航坐標(biāo)系下，超短基線對(duì)水下航行器的定位結(jié)果

步驟四、根據(jù)超短基線對(duì)水下航行器的定位結(jié)果和捷聯(lián)慣性導(dǎo)航計(jì)算的水下航行器位置，建立擴(kuò)展卡爾曼濾波器；

步驟五、根據(jù)步驟二計(jì)算出的基陣開(kāi)角余弦值調(diào)整擴(kuò)展卡爾曼濾波器的濾波增益，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)更新；

步驟六、根據(jù)步驟五更新后的狀態(tài)值，修正捷聯(lián)慣性導(dǎo)航的輸出，并重置擴(kuò)展卡爾曼濾波器的狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超短基線/捷聯(lián)慣性導(dǎo)航松組合的導(dǎo)航誤差校正方法，其特征在于，所述有效聲速為聲源和超短基線聲學(xué)基陣的幾何距離與聲信號(hào)在兩點(diǎn)間傳播時(shí)間的比值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超短基線/捷聯(lián)慣性導(dǎo)航松組合的導(dǎo)航誤差校正方法，其特征在于，所述基陣開(kāi)角是指在基陣坐標(biāo)系下，超短基線聲學(xué)基陣同信標(biāo)的連線與Z_a軸正向的夾角。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超短基線/捷聯(lián)慣性導(dǎo)航松組合的導(dǎo)航誤差校正方法，其特征在于，所述步驟二中，在基陣坐標(biāo)系下，信標(biāo)的位置為[X′_a Y′_a Z′_a]^T，基陣開(kāi)角的余弦值為cosθ_Z；

其中：R是聲信號(hào)在水下航行器和信標(biāo)之間的傳播距離，X′_a為信標(biāo)在X_a軸方向的位置，Y′_a為信標(biāo)在Y_a軸方向的位置，Z′_a為信標(biāo)在Z_a軸方向的位置；cosθ_X是信標(biāo)在X_a軸方向的位置與R的比值，cosθ_Y是信標(biāo)在Y_a軸方向的位置與R的比值；

cos²θ_X+cos²θ_Y+cos²θ_Z＝1

其中：c是水中聲速，τ_X和τ_Y分別是兩兩基元的傳播時(shí)延差沿基陣坐標(biāo)系X_a軸和Y_a軸的分量，d_X和d_Y是對(duì)應(yīng)的兩基元在X_a軸和Y_a軸方向上的位置差。