【技术实现步骤摘要】
一种水下快速动基座对准方法及装置
本专利技术涉及一种水下快速动基座对准方法及装置，属于水下导航定位领域。
技术介绍
水下航行器是探索海洋的重要手段，其在开发利用海洋中的作用绝不亚于火箭和航天飞机在探索宇宙空间中的作用。而水下导航是水下航行器应用的最大制约因素。目前，可以用于水下导航的设备仍然十分有限。惯性导航系统(InertialNavigationSystem,INS)是以牛顿第二定律(惯性定律)为基础，利用陀螺仪和加速度计测量载体角运动和线运动，计算载体位置、速度和姿态的技术。它是水下自主导航的一个重要手段。然而，由于惯性传感器固有的漂移误差，惯性导航系统虽然能够在短时间内有很高的定位精度，但是导航误差会随着时间积累。为此，需要辅助传感器来抑制导航误差。惯性导航系统与声学多普勒(DopplerVelocityLog,DVL)组合导航是是实现水下自主导航的主要方式。INS/DVL组合导航系统在开始导航任务之前，需要完成初始对准。初始对准的首要任务是确定初始时刻的姿态矩阵。初始对准的精度对后续的导航精度有着重要影响。...
【技术保护点】
1.一种水下快速动基座对准方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)获取载体初始时刻的经度和纬度，载体上惯性导航系统输出的比力和角速度信息，以及多普勒测速仪输出的速度观测值；/n2)在每个惯性导航更新周期内，根据惯性导航系统输出的角速度信息更新
【技术特征摘要】
1.一种水下快速动基座对准方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取载体初始时刻的经度和纬度，载体上惯性导航系统输出的比力和角速度信息，以及多普勒测速仪输出的速度观测值；
2)在每个惯性导航更新周期内，根据惯性导航系统输出的角速度信息更新并根据多普勒输出的速度观测值更新其中，多普勒测速仪的更新周期长于惯性导航系统的更新周期，在每个多普勒测速仪更新周期内，载体的速度为恒定值；为载体坐标系b到惯性凝固坐标系的方向余弦矩阵，为初始时刻导航坐标系n0到导航坐标系n的转换矩阵；
3)在每个多普勒测速仪的更新周期内，根据初始时刻的经度、纬度和时间信息更新并建立系统方程和观测方程，利用非线性滤波算法计算为惯性凝固坐标系到初始时刻导航坐标系n0的转换矩阵，为惯性凝固载体坐标系到惯性凝固导航坐标系的方向余弦矩阵；
所述系统方程为：其中，x＝[αβγ]T，α为方位角误差，β为俯仰角误差，γ为横滚角误差；
所述观测方程为：z＝(I-δC)V2(t)；其中，z为观测量，δC为姿态误差矩阵，为t时刻载体坐标系b到惯性凝固坐标系的方向余弦矩阵，为多普勒载体坐标系d到惯导载体坐标系b的方向余弦矩阵，为t时刻多普勒测速仪输出的速度、为t+Δt时刻载体坐标系b到惯性凝固坐标系的方向余弦矩阵、为t+Δt时刻多普勒测速仪输出的速度，t为时间变量，Δt为时间增量，fb为惯性导航系统输出的比力；为矩阵当前计算值的转置，ωie为地球自转角速度，为地球自转角速度在导航坐标系n中的投影，为重力加速度在导航坐标系n中的投影，rE为地球椭球的卯酉圈曲率半径，L表示纬度，为离心力；
4)根据更新的和计算当前的姿态矩阵并输出当前的姿态角信息；
5)重复步骤2)-4)，直至满足初始对准结束条件。
2.根据权利要求1所述的水下快速动基座对准方法，其特征在于，计算的过程包括：
A：在每个多普勒周期内根据建立的系统方程和观测方程，利用非线性滤波算法求α、β和γ；
B：根据α、β和γ，计算δC；
C：根据δC，利用更新将更新后的作为
3.根据权利要求1所述的水下快速动基座对准方法，其特征在于，为的转置矩阵，的求解过程为：
1)设定初始时刻的
2)在每个惯性导航更新周期内，更新矩阵
在每个惯性导航更新周期，载体北向位置增量和东向位置增量为：
则当前的地理经纬度更新如下：
rN为地球椭球子午圈曲率半径，矩阵的更新公式如下：
其中：
其中，k为惯性导航的周期数，tk为第k个周期对应的时间，tk+1为第k+1个周期对应的时间，rE为地球椭球的卯酉圈曲率半径，L(tk)为tk时刻载体所在位置的纬度，λ(tk)为tk时刻载体所在位置的经度，为凝固惯性坐标系到tk时刻的导航坐标系nk的转换矩阵。
4.根据权利要求1所述的水下快速动基座对准方法，其特征在于，所述初始对准结束的条件为对准时间超过设定值，所述设定值为5-10分钟。
5.根据权利要求1所述的水下快速动基座对准方法，其特征在于，所述非线性滤波算法为无迹卡尔曼滤波算法。
6.一种水下快速动基座对准装置，包括惯性导航系统、多普勒测速仪、存储器、处理器以及存储在所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李万里，陈明剑，陈锐，李俊毅，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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