[發明專利]GNSS位置法輔助DVL誤差標定方法及系統

在審

• 申請號: 202110292326.6
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113049005A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 徐祥;陳洋豪;李鳳;孫逸帆
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01P21/02
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 殷海霞

本發明涉及一種GNSS位置法輔助DVL誤差標定方法及系統，包括以下步驟：步驟S1：根據標定過程所需要的運動軌跡產生相應的GNSS數據及DVL數據；步驟S2：根據所述GNSS數據及DVL數據構建矢量觀測器；步驟S3：根據所述矢量觀測器計算標定參數，判斷標定時間是否不小于標定過程的持續時間，若是，則輸出標定參數，完成標定過程；若否，則返回至步驟S2。本發明的GNSS位置法輔助DVL誤差標定方法及系統，由于利用GNSS位置法輔助DVL誤差標定，能夠減小標定過程中速度噪聲干擾對標定結果的影響，提高標定精度。

技術領域

本發明涉及誤差標定技術領域，尤其是指一種GNSS(Global NavigationSatellite System，全球衛星導航系統)位置法輔助DVL誤差標定方法及系統。

背景技術

當前多普勒計程儀(簡稱DVL)測量系統正越來越多的被應用到軍民及工業領域，其自主性導航定位優勢，成為水下導航定位系統的首選。由于DVL測速系統存在測速誤差和安裝誤差角，使得系統導航定位精度受到一定限制。因此，在實現DVL測速導航定位之前，通常需要對其進行比例因子和安裝誤差角標定?，F有的標定方法主要采用速度匹配方法，這種方法存在測速噪聲對標定結果的影響，導致標定結果呈現噪聲特性，降低了標定精度。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中DVL誤差標定過程中速度噪聲大的問題，從而提供一種速度噪聲干擾小的GNSS位置法GNSS位置法輔助DVL誤差標定方法及系統。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種GNSS位置法輔助DVL誤差標定方法，其特征在于：包括以下步驟：根據標定過程所需要的運動軌跡產生相應的GNSS數據及DVL數據；根據所述GNSS數據及DVL數據構建矢量觀測器；根據所述矢量觀測器計算標定參數，判斷標定時間是否不小于標定過程的持續時間，若是，則輸出標定參數，完成標定過程；若否，則返回至第二步驟。

在本發明的一個實施例中，所述標定參數包括安裝誤差角，根據所述矢量觀測器計算所述標定參數時，基于梯度下降法計算所述安裝誤差角。

在本發明的一個實施例中，根據所述GNSS數據及DVL數據構建矢量觀測器的方法為：根據所述GNSS數據及DVL數據構建系統誤差模型，根據所述系統誤差模型構建所述矢量觀測器。

在本發明的一個實施例中，所述系統誤差模型為DVL測速方程，所述DVL測速方程為：其中表示DVL測量速度；ζ表示DVL比例因子誤差；表示安裝誤差角對應的方向余弦矩陣；表示載體姿態矩陣；vⁿ表示GNSS測量速度；表示載體姿態變化角速度；表示DVL與GNSS之間的桿臂。

在本發明的一個實施例中，根據所述系統誤差模型構建所述矢量觀測器包括根據所述DVL測速方程計算DVL位移，所述計算DVL位移包括：

其中表示k時刻DVL位移；表示k時刻DVL測量速度；表示k-1時刻DVL測量速度；Δt_D表示DVL采樣時間間隔；表示k-1時刻DVL位移。

在本發明的一個實施例中，根據所述系統誤差模型構建所述矢量觀測器還包括根據所述GNSS數據計算DVL計算位移在載體系的映射，所述計算DVL位移在載體系的映射包括：

其中表示k時刻DVL計算位移在載體系的映射；表示k-1時刻DVL計算位移在載體系的映射；表示k-1時刻到k時刻輸出的第i個GNSS測量速度在載體系的映射；表示k-1時刻到k時刻輸出的第i-1個GNSS測量速度在載體系的映射；Δt_s表示GNSS采樣時間間隔；N表示采樣點個數。

在本發明的一個實施例中，根據所述系統誤差模型構建所述矢量觀測器為根據DVL位移及DVL計算位移在載體系的映射構建所述矢量觀測器，構建的所述矢量觀測器為