一种基于惯导修正的长基线导航定位方法技术

本发明专利技术涉及水声导航定位技术领域，具体涉及一种基于惯导修正的长基线导航定位方法，包括：获取M个对水下航行器的当前位置的X分量的估计值；对M+1个水下航行器在时刻t

A long baseline navigation and positioning method based on INS correction

The invention relates to the technical field of underwater acoustic navigation and positioning, in particular to a long baseline navigation and positioning method based on inertial navigation correction, which includes: obtaining m estimated values of x component of the current position of the underwater vehicle; obtaining the estimated values of time t of M + 1 underwater vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种基于惯导修正的长基线导航定位方法
本专利技术属于水声导航定位
，具体涉及一种基于惯导修正的长基线导航定位方法。
技术介绍
当前，水下航行器常采用多普勒计程仪与惯导系统进行组合导航定位技术，这种采用舰位推算进行导航定位的方法，短时间内具有较高的定位精度，但是，随着时间推移，定位误差不断积累。水下航行器在水下工作一定时间后，需要上浮接收GPS信号进行位置校正，该过程容易导致自身位置暴漏。另外，现有的水声导航定位方法通常采用长基线水声导航定位技术，该技术具有导航误差不随时间累积的特性；受复杂海洋环境影响，导航信号从发射位置传输到接收位置的平均传播速度存在一定的估计误差；受海洋多途特性的影响，导航信号从发射位置传输到接收位置的时延估计存在一定的估计误差；导航信号远距离传输时，受局部传输信道突发的涡、流等水声物理现象干扰，使得平均声速估计值与真实值相比存在较大误差，导致声速估计值与传播时延测量值不匹配，进而造成个别点水声长基线定位结果误差突然变大。将水声长基线导航定位与舰位推算类导航定位相结合，有利于提高导航定位精度、降低舰位推算类仪器设备精度的要求、增强水下航行器的隐蔽性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为解决现有的导航定位方法存在的上述缺陷，本专利技术提出了一种基于惯导修正的长基线导航定位方法，充分利用了惯导系统在短时间内能高精度获得水下航行器的相对位移量和的优点，采用惯导相对位移量修正水声长基线定位结果，提高水声定位的准确性和定位精度。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于惯导修正的长基线导航定位方法，该方法包括：根据水下航行器时刻ti的前序时间序列获得的水声长基线定位结果的X分量和惯导组合定位结果的X分量，获取M个对水下航行器的当前位置的X分量的估计值；对由获得的M个水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值和当前水声长基线定位结果的X分量的估计值组成的M+1个水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值进行野点剔除和算数平均，获得水下航行器当前位置的X分量的最优估计值根据水下航行器时刻ti的前序时间序列获得的水声长基线定位结果的Y分量和惯导组合定位结果的Y分量，获取M个对水下航行器的当前位置的Y分量的估计值；对由获得的M个水下航行器在时刻ti的当前位置的Y分量的估计值和当前水声长基线定位结果的Y分量的估计值组成的M+1个水下航行器在时刻ti的当前位置的Y分量的估计值进行野点剔除和算数平均，获得水下航行器当前位置的Y分量的最优估计值根据获得的水下航行器当前位置的X分量的最优估计值和获得的水下航行器当前位置的Y分量的最优估计值，确定水下航行器当前位置；实现对水下航行器的导航定位。作为上述技术方案的改进之一，所述根据水下航行器前序时间序列获得的水声长基线定位结果的X分量和惯导组合定位结果的X分量，获取M个对水下航行器的当前位置的X分量的估计值；具体包括：根据公式(1)，获得水下航行器在时间点ti时的当前位置的坐标X分量xi：其中，xj为水下航行器在时间点tj时的水下航行器的当前位置的坐标X分量；为水下航行器从时刻tj运动到时刻ti的相对位移量；其中，通过公式(2)，获得水下航行器从时刻tj运动到时刻ti的相对位移量其中，为在时间点ti，惯导组合定位结果的X分量；为在时间点tj，惯导组合定位结果的X分量；为时刻tj到时刻ti的惯导相对累计误差；令其中，为惯导组合定位误差的X分量；根据惯导系统的物理特性，为随着时间推移逐渐增大的累计误差；为在时间点ti，惯导组合定位结果的X分量；令其中，为惯导组合定位误差的X分量；根据惯导系统的物理特性，为随着时间推移逐渐增大的累计误差；为在时间点tj，惯导组合定位结果的X分量；令其中，为水下航行器在时间点ti时的水下航行器的水声长基线定位结果的坐标X分量，xi为水下航行器在时间点ti时的水下航行器的当前真实位置的坐标X分量，为水下航行器在时间点ti时的水下航行器的水声长基线定位误差的坐标X分量；因此，根据公式(3)，获得水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值其中，为时刻tj到时刻ti的惯导相对累计误差；选用时刻ti前序M个时刻，1≤M≤i；获得M个水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值。作为上述技术方案的改进之一，所述对由获得的M个水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值和当前水声长基线定位结果的X分量的估计值组成的M+1个水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值进行野点剔除和算数平均，获得水下航行器当前位置的X分量的最优估计值具体包括：对M+1个水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值进行降序或升序排序，去掉其中的最大的估计值和最小的估计值，完成对M+1个估计值的野点剔除后，对剩余的M-1个水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值求均值，得到水下航行器当前位置的X分量的最优估计值如公式(4)所示：其中，为水声长基线定位综合误差的X分量；为惯导组合定位综合误差的X分量。作为上述技术方案的改进之一，所述根据水下航行器前序时间序列获得的水声长基线定位结果的Y分量和惯导组合定位结果的Y分量，获取M个对水下航行器的当前位置的Y分量的估计值；具体包括：根据公式(5)，获得水下航行器在时间点ti时的当前位置的坐标Y分量yi：其中，yj为水下航行器在时间点tj时的水下航行器的当前位置的坐标Y分量；为水下航行器从时刻tj运动到时刻ti的相对位移量；其中，通过公式(6)，获得水下航行器从时刻tj运动到时刻ti的相对位移量其中，为在时间点ti，惯导组合定位结果的Y分量；为在时间点tj，惯导组合定位结果的Y分量；为时刻tj到时刻ti的惯导相对累计误差；令其中，为惯导组合定位误差的Y分量；根据惯导系统的物理特性，为随着时间推移逐渐增大的累计误差；为在时间点ti，惯导组合定位结果的Y分量；令其中，为惯导组合定位误差的Y分量；根据惯导系统的物理特性，为随着时间推移逐渐增大的累计误差；为在时间点tj，惯导组合定位结果的Y分量；令其中，为水下航行器在时间点ti时的水下航行器的水声长基线定位结果的坐标Y分量，yi为水下航行器在时间点ti时的水下航行器的当前真实位置的坐标Y分量，为水下航行器在时间点ti时的水下航行器的水声长基线定位误差的坐标Y分量；因此，根据公式(7)，获得水下航行器在时刻ti的当前位置的Y分量的估计值其中，为时刻tj到时刻ti的惯导相对累计误差；选用时刻ti前序M个时刻，1≤M≤i；获得M个水下航行器在时刻ti的当前位置的Y分量的估计值。作为上述技术方案的改进之一，所述对由获得的M个水下航行器在时刻ti的当前位置的Y分量的估计值和当前水声长基线定位结果的Y分量的估计值组成的M+1个水下航行器在时刻ti本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于惯导修正的长基线导航定位方法，其特征在于，该方法包括：/n根据水下航行器时刻t

【技术特征摘要】
1.一种基于惯导修正的长基线导航定位方法，其特征在于，该方法包括：
根据水下航行器时刻ti的前序时间序列获得的水声长基线定位结果的X分量和惯导组合定位结果的X分量，获取M个对水下航行器的当前位置的X分量的估计值；
对由获得的M个水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值和当前水声长基线定位结果的X分量的估计值组成的M+1个水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值进行野点剔除和算数平均，获得水下航行器当前位置的X分量的最优估计值
根据水下航行器时刻ti的前序时间序列获得的水声长基线定位结果的Y分量和惯导组合定位结果的Y分量，获取M个对水下航行器的当前位置的Y分量的估计值；
对由获得的M个水下航行器在时刻ti的当前位置的Y分量的估计值和当前水声长基线定位结果的Y分量的估计值组成的M+1个水下航行器在时刻ti的当前位置的Y分量的估计值进行野点剔除和算数平均，获得水下航行器当前位置的Y分量的最优估计值
根据获得的水下航行器当前位置的X分量的最优估计值和获得的水下航行器当前位置的Y分量的最优估计值，确定水下航行器当前位置；实现对水下航行器的导航定位。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据水下航行器前序时间序列获得的水声长基线定位结果的X分量和惯导组合定位结果的X分量，获取M个对水下航行器的当前位置的X分量的估计值；具体包括：
根据公式(1)，获得水下航行器在时间点ti时的当前位置的坐标X分量xi：



其中，xj为水下航行器在时间点tj时的水下航行器的当前位置的坐标X分量；为水下航行器从时刻tj运动到时刻ti的相对位移量；
其中，通过公式(2)，获得水下航行器从时刻tj运动到时刻ti的相对位移量



其中，为在时间点ti，惯导组合定位结果的X分量；为在时间点tj，惯导组合定位结果的X分量；为时刻tj到时刻ti的惯导相对累计误差；
令
其中，为惯导组合定位误差的X分量；根据惯导系统的物理特性，为随着时间推移逐渐增大的累计误差；为在时间点ti，惯导组合定位结果的X分量；
令
其中，为惯导组合定位误差的X分量；根据惯导系统的物理特性，为随着时间推移逐渐增大的累计误差；为在时间点tj，惯导组合定位结果的X分量；
令
其中，为水下航行器在时间点ti时的水下航行器的水声长基线定位结果的坐标X分量，xi为水下航行器在时间点ti时的水下航行器的当前真实位置的坐标X分量，为水下航行器在时间点ti时的水下航行器的水声长基线定位误差的坐标X分量；
因此，根据公式(3)，获得水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值



其中，为时刻tj到时刻ti的惯导相对累计误差；
选用时刻ti前序M个时刻，1≤M≤i；获得M个水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对由获得的M个水下航行器在时刻ti的当前位置的X分量的估计值和当前水声长基线定位结果的X分量的估计值组成的M+1个水下航行器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海如，王海斌，汪俊，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11