一种多普勒计程仪测速误差的修正方法技术

本发明专利技术公开了一种多普勒计程仪测速误差的修正方法。基于该修正方法的修正模型能够利用惯性导航系统(INS)提供的姿态信息，修正由载体俯仰角变化引起的多普勒计程仪(DVL)的测速误差，从而提高INS/DVL组合导航精度。在模型中不仅考虑了非零俯仰角对DVL测速误差的引入，还考虑了DVL发射信号时刻和接收信号时刻的时间差内载体俯仰角的变化量，以及俯仰角速率和DVL安装位置的杆臂引起的杆臂效应对DVL测速误差的引入，建立的误差修正模型更为准确。本发明专利技术选取导航系统提供的载体的姿态信息代入DVL测速误差的修正模型，数据选取简单、快速，实现对误差的有效修正。

A method for the correction of Doppler log error

Correction method of the invention discloses a Doppler log error. The modified model correction method can take advantage of the inertial navigation system (INS) based on the attitude information provided by the modified Doppler log changes caused by the carrier pitch angle (DVL) measurement error, so as to improve the accuracy of INS/DVL integrated navigation. The model considers not only the introduction of non zero elevation of DVL velocity error, also considering the change of DVL emission signal and the received signal time time time difference vector of pitch angle, pitch angle and arm lever arm effect rate and location of DVL is caused by the DVL measurement error introduced, the error correction model is more accurate. The invention selects the carrier information provided by the navigation system into the correction model of the DVL speed error, and the data selection is simple and fast, and the error correction is effectively realized.

【技术实现步骤摘要】
一种多普勒计程仪测速误差的修正方法
本专利技术涉及导航系统及导航传感器
，具体涉及一种多普勒计程仪测速误差的修正方法。
技术介绍
在长航时导航中，由于惯性导航系统(INS)的误差随时间积累，因此，需要其他传感器来辅助来进行组合导航，从而抑制INS的误差积累。在水下潜器的长航时导航中，由于水下环境的特殊性，无线电信号在水中衰减迅速，致使以GPS等为代表的全球导航卫星系统(GNSS)无法在水下使用，需要寻找其他传感器来实现水下组合导航。多普勒计程仪(DVL)作为一种精确的速度传感器，在水下组合导航中得到了广泛地应用，INS/DVL是目前实现水下自主导航的主要方式。DVL测速精度是INS/DVL组合导航系统精度的关键因素，在正常情况下，DVL在底跟踪模式下测速精度可以达到当前载体速度的1％，可以满足组合导航精度的需要。然而，当浪涌，或者载体的上浮、下潜运动等因素使载体水平姿态发生变化时，会给DVL的速度量测引入误差，从而影响组合导航精度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种多普勒计程仪测速误差的修正方法，基于该修正方法的修正模型能够利用惯性导航系统(INS)提供的姿态信息，修正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多普勒计程仪测速误差的修正方法，其特征在于，利用公式(9)的修正模型对在Δt＝t

【技术特征摘要】
1.一种多普勒计程仪测速误差的修正方法，其特征在于，利用公式(9)的修正模型对在Δt＝t2-t1时间内的多普勒计程仪量测速度[VDVL_xVDVL_yVDVL_z]T进行修正：其中Vh＝[VhxVhyVhz]T表示在Δt＝t2-t1时间内载体在水平坐标系h内的速度，为多普勒计程仪经测速误差修正后输出的速度；t1为多普勒计程仪发射信号的时刻，t2为多普勒计程仪接收到返回信号的时刻；VDVL_x、VDVL_y和VDVL_z分别为多普勒计程仪量测得到的载体的右向、前向和向上的速度；θ为t1时刻载体的俯仰角；Δθ为Δt时间内载体俯仰角的变化量；Ly和Lz分别为多普勒计程仪安装点在载体坐标系b的Yb和Zb轴方向上偏离坐标系原点的距离；ωθ1为t1时刻载体的俯仰角变化速率，ωθ2为t2时刻载体的俯仰角变化速率。2.如权利要求1所述的一种多普勒计程仪测速误差的修正方法，其特征在于，t1时刻载体俯仰角变化速率ωθ1、t2时刻载体俯仰角变化速率ωθ2、以及t1时刻载体的俯仰角θ和t2时刻载体的俯仰角(θ+Δθ)由载体的导航系统提供。3.如权利要求2所述的一种多普勒计程仪测速误差的修正方法，其特征在于，所述导航系统为SINS、INS或GNSS。4.如权利要求1所述的一种多普勒计程仪测速误差的修正方法，其特征在于，所述修正模型的建立方法为：步骤1，将多普勒计程仪在发射信号时刻t1和接收信号时刻t2沿前、右、后和左四条波束方向相对于水底的速度用含有俯仰角相关参数的表达式分别进行表达；步骤2，依据步骤1得到的t1和t2时刻多普勒计程仪相对水底的速度的表达式，得到多普勒计程仪四条波束的频移[fD1fD2fD3fD4]T和载体坐标系b内的速度Vb的关系：其中fD1、fD2、fD3和fD4分别为多普勒计程仪四条波束发射信号和接收信号之间的频移；C为声波在水中的传播速度；f0为多普勒计程仪发射信号的频率；α为多普勒计程仪发射信号方向与载体坐标系的OXbYb平面之间的夹角；Vb＝[VbxVbyVbz]T为载体坐标系b下的载体速度，Vbx、Vby和Vbz分别为载体坐标系b下载体的右向、前向和向上的速度；步骤3，建立载体速度[VbxVbyVbz]T与量测速度[VDVL_xVDVL_yVDVL_z]T在Δt＝t2-t1时间内的关系式，具体包括如下子步骤：步骤3.1，实际采用的四波束Janus配置多普勒计程仪的速度[VDVL_xVDVL_yVDVL_z]T满足如下等式(5)：步骤3.2，依据公式(3)，构建如下等式(4)：步骤3....

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，刘沛佳，肖烜，邓志红，汪顺亭，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11