[發明專利]一種基于水下稀疏測線的重力燈塔潛器定位方法及裝置有效
| 申請號： | 202110603966.4 | 申請日： | 2021-05-31 |
| 公開（公告）號： | CN113340299B | 公開（公告）日： | 2022-08-02 |
| 發明（設計）人： | 肖云;任飛龍;劉曉剛;潘宗鵬 | 申請（專利權）人： | 中國人民解放軍61540部隊;西安航天天繪數據技術有限公司 |
| 主分類號： | G01C21/16 | 分類號： | G01C21/16;G01C21/20 |
| 代理公司： | 北京高沃律師事務所 11569 | 代理人： | 杜陽陽 |
| 地址： | 100020*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 水下 稀疏 重力 燈塔 定位 方法 裝置 | ||
1.一種基于水下稀疏測線的重力燈塔潛器定位方法，其特征在于，所述方法，包括：
獲取潛器沿預設稀疏測線水平運動時測得的重力燈塔的水下觀測重力數據；所述潛器上安裝有慣性導航系統；
將所述水下觀測重力數據向上延拓，得到所述重力燈塔的第一水面觀測重力數據；
利用反距離加權法對所述第一水面觀測重力數據進行插值處理，得到第二水面觀測重力數據；
根據所述第一水面觀測重力數據和所述第二水面觀測重力數據確定所述重力燈塔的觀測輪廓坐標位置矩陣；
根據所述觀測輪廓坐標位置矩陣和所述慣性導航系統中的先驗輪廓坐標位置矩陣，確定位置轉換矩陣；
根據所述位置轉換矩陣校正所述慣性導航系統；
在所述獲取潛器沿預設稀疏測線水平運動時測得的重力燈塔的水下觀測重力數據之前，還包括：
獲取重力燈塔的形態參數；所述重力燈塔的形態參數包括形態走向角以及重力燈塔外切橢圓的長軸和短軸；所述形態走向角為所述重力燈塔外切橢圓的長軸與正北方向的夾角；
以所述重力燈塔外切橢圓的圓心為中心，建立矩形的初始稀疏測區；所述初始稀疏測區的長為所述形態走向角的余弦與所述重力燈塔外切橢圓的長軸的乘積；所述初始稀疏測區的寬為所述形態走向角的余弦與所述重力燈塔外切橢圓的短軸的乘積；
獲取所述慣性導航系統的漂移率和校正時間；所述校正時間為上一次校正所述慣性導航系統的時間；
根據當前時刻與所述校正時間的時間差，以及所述漂移率計算所述慣性導航系統的位置偏差；
以所述重力燈塔外切橢圓的圓心為中心，以所述位置偏差的2倍為擴展量，對所述初始稀疏測區的長和寬均進行擴展，得到擴展后的稀疏測區；
在所述擴展后的稀疏測區內確定多條預設稀疏測線；
所述利用反距離加權法對所述第一水面觀測重力數據進行插值處理，得到第二水面觀測重力數據，具體包括：
插入多條虛擬測線；
根據所述第一水面觀測重力數據，利用公式計算所述重力燈塔的第二水面觀測重力數據；所述第二水面觀測重力數據為潛器沿所述虛擬測線水平運動時測得的重力燈塔的水面觀測重力數據；
其中，
式中，(Li,Bi)為預設稀疏測線上第i點的慣導指示坐標，Li為預設稀疏測線上第i點的慣導指示經度，Bi為預設稀疏測線上第i點的慣導指示緯度；(L,B)為虛擬稀疏測線上任一點的慣導指示坐標，L為虛擬測線上任一點的慣導指示經度，B為虛擬測線上任一點的慣導指示緯度；si為預設稀疏測線上第i點(Li,Bi)到虛擬測線上任一點(L,B)的距離；λi為反距離加權因子；Δg0(Li,Bi)為預設稀疏測線第i點(Li,Bi)的第一水面觀測重力數據；δg(L,B)為虛擬測線上任一點(L,B)的第二水面觀測重力數據；n為預設稀疏測線上的測點個數。
2.根據權利要求1所述的基于水下稀疏測線的重力燈塔潛器定位方法，其特征在于，所述位置偏差的計算公式為：
PC＝t×ε
式中，PC為位置偏差；ε為慣性導航系統的漂移率；t為當前時刻與校正時間的時間差。
3.根據權利要求1所述的基于水下稀疏測線的重力燈塔潛器定位方法，其特征在于，多條所述預設稀疏測線均與所述重力燈塔外切橢圓的長軸平行。
4.根據權利要求1所述的基于水下稀疏測線的重力燈塔潛器定位方法，其特征在于，所述虛擬測線比所述預設稀疏測線多1條；所述虛擬測線與所述預設稀疏測線交替平行設置。
5.根據權利要求4所述的基于水下稀疏測線的重力燈塔潛器定位方法，其特征在于，所述預設稀疏測線的條數為3條。
6.一種基于水下稀疏測線的重力燈塔潛器定位裝置，其特征在于，所述裝置，包括：
水下觀測重力數據獲取模塊，用于獲取潛器沿預設稀疏測線水平運動時測得的重力燈塔的水下觀測重力數據；所述潛器上安裝有慣性導航系統；
數據延拓模塊，用于將所述水下觀測重力數據向上延拓，得到所述重力燈塔的第一水面觀測重力數據；
第二水面觀測重力數據計算模塊，用于利用反距離加權法對所述第一水面觀測重力數據進行插值處理，得到第二水面觀測重力數據；
觀測輪廓坐標位置矩陣確定模塊，用于根據所述第一水面觀測重力數據和所述第二水面觀測重力數據確定所述重力燈塔的觀測輪廓坐標位置矩陣；
位置轉換矩陣確定模塊，用于根據所述觀測輪廓坐標位置矩陣和所述慣性導航系統中的先驗輪廓坐標位置矩陣，確定位置轉換矩陣；
校正模塊，用于根據所述位置轉換矩陣校正所述慣性導航系統；
形態參數獲取模塊，用于獲取重力燈塔的形態參數；所述重力燈塔的形態參數包括形態走向角以及重力燈塔外切橢圓的長軸和短軸；所述形態走向角為所述重力燈塔外切橢圓的長軸與正北方向的夾角；
初始稀疏測區建立模塊，用于以所述重力燈塔外切橢圓的圓心為中心，建立矩形的初始稀疏測區；所述初始稀疏測區的長為所述形態走向角的余弦與所述重力燈塔外切橢圓的長軸的乘積；所述初始稀疏測區的寬為所述形態走向角的余弦與所述重力燈塔外切橢圓的短軸的乘積；
漂移率和校正時間獲取模塊，用于獲取所述慣性導航系統的漂移率和校正時間；所述校正時間為上一次校正所述慣性導航系統的時間；
位置偏差計算模塊，用于根據當前時刻與所述校正時間的時間差，以及所述漂移率計算所述慣性導航系統的位置偏差；
擴展后的稀疏測區確定模塊，用于以所述重力燈塔外切橢圓的圓心為中心，以所述位置偏差的2倍為擴展量，對所述初始稀疏測區的長和寬均進行擴展，得到擴展后的稀疏測區；
預設稀疏測線確定模塊，用于在所述擴展后的稀疏測區內確定多條預設稀疏測線；
所述第二水面觀測重力數據計算模塊，具體包括：
虛擬測線插入單元，用于插入多條虛擬測線；
第二水面觀測重力數據計算單元，用于根據所述第一水面觀測重力數據，利用公式計算所述重力燈塔的第二水面觀測重力數據；所述第二水面觀測重力數據為潛器沿所述虛擬測線水平運動時測得的重力燈塔的水面觀測重力數據；
其中，
式中，(Li,Bi)為預設稀疏測線上第i點的慣導指示坐標，Li為預設稀疏測線上第i點的慣導指示經度，Bi為預設稀疏測線上第i點的慣導指示緯度；(L,B)為虛擬稀疏測線上任一點的慣導指示坐標，L為虛擬測線上任一點的慣導指示經度，B為虛擬測線上任一點的慣導指示緯度；si為預設稀疏測線上第i點(Li,Bi)到虛擬測線上任一點(L,B)的距離；λi為反距離加權因子；Δg0(Li,Bi)為預設稀疏測線第i點(Li,Bi)的第一水面觀測重力數據；δg(L,B)為虛擬測線上任一點(L,B)的第二水面觀測重力數據；n為預設稀疏測線上的測點個數。
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息，商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于中國人民解放軍61540部隊;西安航天天繪數據技術有限公司，未經中國人民解放軍61540部隊;西安航天天繪數據技術有限公司許可，擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作，請聯系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202110603966.4/1.html，轉載請聲明來源鉆瓜專利網。
