[發明專利]一種GNSS輔助的DVL誤差標定方法

在審

• 申請號: 202011338896.6
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112504298A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 徐曉蘇;仲靈通
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 許小莉

本發明公開了一種GNSS輔助的DVL誤差標定方法，具體包括以下步驟：采集實驗數據，包括SINS/GNSS組合導航系統輸出的和載體姿態角，以及DVL輸出的并利用載體姿態將轉換至載體坐標系b下，得選取安裝偏角誤差和刻度因子誤差ζ為狀態量，建立Kalman濾波狀態方程并離散化；利用k?1時刻反饋修正得到的安裝偏角轉換矩陣將k時刻的轉換至載體坐標系b下，得將k時刻的與的差值作為Kalman濾波的觀測量，建立k時刻Kalman濾波量測方程；進行Kalman濾波；利用安裝偏角誤差估計反饋修正安裝偏角轉換矩陣并置零安裝偏角誤差估計；重復后4步，直至安裝偏角轉換矩陣和刻度因子誤差都收斂到各自準確的量。本發明能夠非常精確、快速、方便地標定出DVL任意大小的安裝偏角以及刻度因子誤差。

技術領域

本發明涉及一種GNSS輔助的DVL誤差標定方法，屬于導航技術領域，特別適用于SINS/DVL組合導航領域。

背景技術

多普勒測速儀(DVL)是一種基于多普勒效應實現載體速度高精度測量的儀器，常與捷聯慣性導航系統(SINS)組合構成SINS/DVL組合導航系統。DVL與SINS之間的安裝偏角和DVL測速刻度因子誤差是影響SINS/DVL組合導航系統定位精度的主要因素，在組合導航之前需要對DVL誤差進行標定。

在全球導航衛星系統(GNSS)有效條件下，常采用GNSS與慣導進行組合導航，并利用組合導航之后的姿態、速度和位置進行DVL誤差標定。目前，基于Kalman濾波的標定方法，其模型多假設安裝偏角為小角度，且其量測方程多進行了一階近似，則導致標定結果并不是很準確。

發明內容

為了準確、快速、方便地標定出DVL任意大小的安裝偏角以及刻度因子誤差，本發明提出了一種GNSS輔助的DVL誤差標定方法。

本發明的上述目的通過以下技術方案來實現：

一種GNSS輔助的DVL誤差標定方法，具體包括以下步驟：

步驟S1：采集實驗數據，包括SINS/GNSS組合導航系統輸出的載體速度向量在導航坐標系n下的投影和載體姿態角，以及DVL輸出的載體速度向量在DVL設備坐標系d下的投影并利用載體姿態將SINS/GNSS組合導航系統輸出的載體速度向量在導航坐標系n下的投影轉換至載體坐標系b下，得SINS/GNSS組合導航系統輸出的載體速度向量在載體坐標系b下的投影

步驟S2：選取安裝偏角誤差和刻度因子誤差ζ為狀態量，建立系統Kalman濾波狀態方程并離散化；

步驟S3：利用k-1時刻反饋修正得到的安裝偏角轉換矩陣將k時刻DVL輸出的載體速度向量在DVL設備坐標系d下的投影轉換至載體坐標系b下，得DVL輸出的載體速度向量在載體坐標系b下的投影

步驟S4：將k時刻的與的差值作為Kalman濾波的觀測量，建立k時刻Kalman濾波量測方程；

步驟S5：進行Kalman濾波，輸出安裝偏角誤差估計和刻度因子誤差估計；

步驟S6：利用安裝偏角誤差估計反饋修正安裝偏角轉換矩陣并置零安裝偏角誤差估計；

步驟S7：重復步驟S3～S6，直至安裝偏角轉換矩陣和刻度因子誤差都收斂到各自準確的量。

進一步，所述步驟S1具體包括以下過程：

S1.1采集實驗數據，包括SINS/GNSS組合導航系統輸出的載體速度向量在導航坐標系n下的投影和載體姿態角，以及DVL輸出的載體速度向量在DVL設備坐標系d下的投影

S1.2利用載體姿態將SINS/GNSS組合導航系統輸出的載體速度向量在導航坐標系n下的投影轉換至載體坐標系b下，得SINS/GNSS組合導航系統輸出的載體速度向量在載體坐標系b下的投影