一種組合導航洋流速度測量方法

2023-07-22 09:06:26 3

專利名稱：一種組合導航洋流速度測量方法
技術領域：
本發明涉及的是一種信息測量方法，具體涉及一種船舶水面航行時水面組合導航系統利用卡爾曼濾波測量洋流方法。
背景技術：
捷聯慣導系統SINS具有獨立自主工作的優點，但其導航誤差隨時間積累；GPS可以提供精確的位置信息，但其自主性能差且易受幹擾；都卜勒計程儀DVL可提供船舶的速度信息，但其作用距離有限，受限於DVL自身性能，船舶體積，功耗等方面的限制，大多數情況下，DVL只能提供對水速度。上述單一導航系統由於自身存在的不足，已無法滿足船舶導航的要求。因此，通常將上述三種系統組合起來使用，便可取長補短，提高導航精度。本方法水面組合導航模式，通過SINS/DVL/GPS的組合，構造狀態方程和觀測方程，利用卡爾曼濾波可以快速而準確的測量出洋流速度大小，解決了 DVL觀測距離的局限性，具有實際意義。船舶水面航行時，針對DVL量程不夠，將DVL設置為對水速度，為了解決DVL量程不夠帶來的誤差，我們需要對洋流速度進行測量。2007年發表於「魚雷技術」，名稱為航速慣導組合導航系統在AUV上的應用 ；2004年發表於「中國航海」上的文章「AUV中SINS/DVL組合導航技術研究」，上述成果與已有的專利和文章均以對水速度作為船舶組合濾波器的觀測量，去估測SINS的誤差，會由于洋流速度的存在使得濾波發散，測量失敗(濾波器需要地速作為觀測量，而對水速度等於地速減去洋流速度)。本文設計了輔助的組合導航方法，利用洋流模型測量出洋流速度，結合DVL對水速度獲得地速值，輸入濾波器，完成濾波測量任務。

發明內容
本發明的目的在於提供一種更快速、準確測量出洋流速度的組合導航洋流速度測
量方法。本發明的目的是這樣實現的:本發明包括如下步驟:(I)採集船舶捷聯慣性導航系統中陀螺和加速度計的採樣值，遞推測量水面運載器速度值與位置值，測量速度值為V= [vE VN Vu]T，測量位置值為緯度L、經度λ ;( 2 )在電子海圖或洋流資料庫中，查找船舶航行海域內洋流模型東向參數β χ和洋流模型的北向參數;(3)設置水面組合導航方法狀態14維變量:X =[SL δλ δνΕ δ\\, φΕ φΝ φυ Ve Vn εΕ εΝ % Vcc Ft Υ]Γ 其中，SL、δ λ分別為捷聯慣性導航系統經度、緯度誤差，δνΕ、δ Vn分別為捷聯慣性導航系統東、北向速度誤差，ΦΕ、ΦΝ、Φυ為東向、北向、天向平臺失準角，▽￡、Ιν分別為東、北向加速度計零偏，εΕ、εΝ、ε 為東、北、天向陀螺漂移，VmVra分別為洋流的東、北向速度；
(4)獲取水面組合導航方法觀測量與觀測矩陣:
權利要求
1.一種組合導航洋流速度測量方法，其特徵是，包括如下步驟: (1)採集船舶捷聯慣性導航系統中陀螺和加速度計的採樣值，遞推測量水面運載器速度值與位置值，測量速度值為V=[VE VN Vu]T，測量位置值為緯度L、經度λ ; (2)在電子海圖或洋流資料庫中，查找船舶航行海域內洋流模型東向參數^^和洋流模型的北向參數; (3)設置水面組合導航方案狀態14維變量: X =[5L SA δνΕ δνΝ φΝ φυ Ve Va, εΕ εΝ % Vce Fev f 其中，SL、δ λ分別為捷聯慣性導航系統經度、緯度誤差，δνΕ、δ VN分別為捷聯慣性導航系統東、北向速度誤差，ΦΕ、ΦΝ、Φυ為東向、北向、天向平臺失準角，▽￡、Vv分別為東、北向加速度計零偏，εΕ、εΝ、ε 為東、北、天向陀螺漂移，VmVra分別為洋流的東、北向速度； (4)獲取水面組合導航方案觀測量與觀測矩陣:
全文摘要
本發明涉及的是一種信息測量方法，具體涉及一種船舶水面航行時水面組合導航系統利用卡爾曼濾波測量洋流方法。本發明包括採集船舶捷聯慣性導航系統中陀螺和加速度計的採樣值，遞推測量水面運載器速度值與位置值；查找船舶航行海域內洋流模型東向參數和洋流模型的北向參數；設置水面組合導航方法狀態14維變量；獲取水面組合導航方法觀測量與觀測矩陣；進行卡爾曼濾波，測量出東向洋流速度和北向洋流速度。本發明的卡爾曼濾波方法可以更快速而準確的測量出洋流速度，測量結果無滯後，滿足快速性，測量的誤差為10-3m，遠小于洋流速度，精度更高。
文檔編號G01P5/00GK103245793SQ20131012214
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者奔粵陽, 朱忠軍, 李倩, 高偉, 於飛, 劉新源, 楊嬌龍, 鮑桂清, 李敬春, 周廣濤 申請人:哈爾濱工程大學