[發(fā)明專利]一種DVL測(cè)速誤差的組合標(biāo)定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111164821.5
• 申請(qǐng)日: 2021-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114252089A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃科;姜校亮;可偉;韓袁昭;牛亞輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北漢光重工有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00;G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李愛(ài)英;付雷杰

本公開(kāi)的一種DVL測(cè)速誤差的組合標(biāo)定方法，通過(guò)將DVL測(cè)量載體的運(yùn)動(dòng)速度從DVL坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到慣導(dǎo)坐標(biāo)系下，得到慣導(dǎo)坐標(biāo)系下的載體運(yùn)動(dòng)速度；基于所述DVL測(cè)量載體的運(yùn)動(dòng)速度和所述慣導(dǎo)坐標(biāo)系下的載體運(yùn)動(dòng)速度的差設(shè)計(jì)所述DVL測(cè)速誤差的組合標(biāo)定的Kalman濾波器；根據(jù)所述DVL測(cè)速誤差的組合標(biāo)定的Kalman濾波器和慣導(dǎo)系統(tǒng)的可觀測(cè)性標(biāo)定所述DVL測(cè)速誤差參數(shù)，得到載體的真實(shí)運(yùn)動(dòng)速度。能夠在慣性/DVL組合導(dǎo)航之前，通過(guò)標(biāo)定DVL測(cè)速誤差，提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種DVL測(cè)速誤差的組合標(biāo)定方法。

背景技術(shù)

慣性導(dǎo)航是以牛頓經(jīng)典力學(xué)理論為基礎(chǔ)，利用陀螺儀和加速度計(jì)測(cè)量載體角速度和線加速度來(lái)計(jì)算其姿態(tài)、速度和位置的一種推算方法。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不需借助外界信息，只依靠自身慣性傳感器的測(cè)量值便可以完成導(dǎo)航定位任務(wù)，具有其它導(dǎo)航手段無(wú)法比擬的自主性和隱蔽性。作為一種不可或缺的導(dǎo)航手段，慣性導(dǎo)航在許多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在軍事領(lǐng)域。由于是一種航位推算方法，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的速度誤差會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而越來(lái)越大，進(jìn)而影響系統(tǒng)的定位精度。因此在一些需要長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)航定位的場(chǎng)合，比如自主水下潛器，就需要借助多普勒計(jì)程儀(以下簡(jiǎn)稱DVL)為系統(tǒng)提供速度信息。

但是DVL的輸出是載體的運(yùn)動(dòng)速度在DVL坐標(biāo)系下的三個(gè)分量，需要把這些分量變換到慣導(dǎo)系統(tǒng)坐標(biāo)系下才能進(jìn)行導(dǎo)航。由于安裝不準(zhǔn)確，這兩個(gè)坐標(biāo)系之間存在一定的誤差角，并且DVL的輸出本身有一定誤差。這些誤差對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)有顯著的影響，因此對(duì)于慣性/DVL組合導(dǎo)航系統(tǒng)，必須事先標(biāo)定出這些誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足之一，提供了一種DVL測(cè)速誤差的組合標(biāo)定方法，能夠在慣性/DVL組合導(dǎo)航之前，通過(guò)標(biāo)定出DVL測(cè)速誤差，提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度。

根據(jù)本公開(kāi)的一方面，本發(fā)明提供一種DVL測(cè)速誤差的組合標(biāo)定方法，所述方法包括：

將DVL測(cè)量載體的運(yùn)動(dòng)速度從DVL坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到慣導(dǎo)坐標(biāo)系下，得到慣導(dǎo)坐標(biāo)系下的載體運(yùn)動(dòng)速度；

基于所述DVL測(cè)量載體的運(yùn)動(dòng)速度和所述慣導(dǎo)坐標(biāo)系下的載體運(yùn)動(dòng)速度的差設(shè)計(jì)所述DVL測(cè)速誤差的組合標(biāo)定的Kalman濾波器；

根據(jù)所述DVL測(cè)速誤差的組合標(biāo)定的Kalman濾波器和慣導(dǎo)系統(tǒng)的可觀測(cè)性標(biāo)定所述DVL測(cè)速誤差參數(shù)，得到載體的真實(shí)運(yùn)動(dòng)速度。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述將DVL測(cè)量載體的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換到慣導(dǎo)坐標(biāo)系，得到慣導(dǎo)坐標(biāo)系下的載體運(yùn)動(dòng)速度，包括：

所述慣導(dǎo)坐標(biāo)系下的載體運(yùn)動(dòng)速度為：其中，V_d為DVL測(cè)量載體的運(yùn)動(dòng)速度，δk為DVL測(cè)量載體的運(yùn)動(dòng)速度和慣導(dǎo)坐標(biāo)系下的載體運(yùn)動(dòng)速度的刻度系數(shù)誤差，為從DVL坐標(biāo)系到慣導(dǎo)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)移矩陣。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述DVL測(cè)速誤差的組合標(biāo)定的Kalman濾波器為：

Z＝V_b-V_d

＝(1+δk)(I-η×)V_d-V_d

＝δkV_d-(1+δk)η×V_d

＝δkV_d+V_d×[(1+δk)η]

＝HX，