[發明專利]深海潛航器下潛路徑規劃方法以及導航位置誤差估計方法

有效

• 申請號: 202011069494.0
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112432645B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 可偉;李健一;姜校亮;馬西保;王雪;王靖宇;代靜;鄒方睿
• 申請（專利權）人: 河北漢光重工有限責任公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高會允

本發明公開了深海潛航器下潛路徑規劃方法以及導航位置誤差估計方法，利用捷聯慣導在AUV下潛過程中，使AUV做相應的運動軌跡，規劃“8字型”下潛軌跡，控制水下潛航器較為簡單，導航位置精度高。AUV下潛時“斜線下潛”或是“螺旋下潛”。“斜線下潛”的捷聯慣導的會導致誤差積累，其導航位置精度較差。“螺旋下潛”類似于單軸正轉或單軸反轉慣導系統，會引入旋轉角速度，隨時間積累引起較大位置誤差。而本發明規劃“8字型”下潛軌跡，避免了旋轉慣導復雜的旋轉結構，即節約成本，又提高可靠性。同時導航位置精度又高于采用傳統下潛方式的捷聯慣導的位置精度。

技術領域

本發明涉及慣性導航技術領域，具體涉及深海潛航器下潛路徑規劃方法以及導航位置誤差估計方法。

背景技術

隨著國家對于深海資源的重視，深海考察和開發需要高科技手段，目前主要的工具是自主式水下潛器(AUV)。AUV依靠自身攜帶的動力及機器的智能自主航行，可以執行較高難度任務，AUV的應用發展離不開精確導航。導航系統決定了AUV是否可以安全作業及返回。因此，高精度導航定位是研究AUV的關鍵技術之一。AUV的定位和控制，很大程度上依賴于導航系統的性能。導航系統必須為AUV提供盡可能高的定位精度，以滿足AUV深海考察的任務特點，并保證有效應用和安全回收。

導航系統的精度又決定于IMU慣性器件的精度，在慣性器件精度達到一定要求后，采用器件補償慣性偏差的方法來進一步改善慣性系統的性能,實現更高精度導航，慣性器件的補償方法有兩種：一種是利用外界信息進行補償校正；如多普勒測速儀、深度計及超短基線等。另一種是慣性器件偏差的自補償。

旋轉調制技術是一種自補償方法。AUV誤差補償方式可以采用IMU所配備的轉位機構的轉動來提高導航精度。

因此在水下無人潛航器AUV下潛過程中，如何避免使用旋轉慣導復雜的旋轉結構，又能保證較高精度的導航位置，是目前亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了深海潛航器下潛路徑規劃方法以及導航位置誤差估計方法，能夠避免旋轉慣導復雜的旋轉結構，即節約成本，又提高可靠性。同時導航位置精度又高于采用傳統下潛方式的捷聯慣導的位置精度。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：水下無人潛航器下潛路徑規劃方法，包括：

步驟一：水下無人潛航器AUV在下潛時任意行駛，記錄航向值α后，以角速度ω下潛，改變所述水下無人潛航器AUV尾舵偏擺角，向左側螺旋下潛。

步驟二：在所述水下無人潛航器AUV再次運行到航向值α時，改變所述水下無人潛航器AUV尾舵偏擺角，使其向右側盤旋下潛。

步驟三、重復步驟一至步驟二，直到所述水下無人潛航器AUV達到作業地點，停止下潛，開始作業。

本發明另外一個實施例還提供了水下無人潛航器下潛路徑的導航位置誤差估計方法，水下無人潛航器采用如權利要求1所述的方法規劃的下潛路徑進行下潛，則下潛過程中導航位置的誤差為：

其中為下潛過程中由標度因數誤差引起的陀螺輸出誤差；ΔK_gx、ΔK_gy、ΔK_gz分別為陀螺敏感x、y、z軸的標度因數；L表示當地緯度；ω_ie為地球自轉角速率；t為時間參量；ω為角速度；T’為水下無人潛航器AUV執行步驟一和步驟二的時間和。

有益效果：