【技术实现步骤摘要】
水下组合导航信息融合方法、系统及自主式水下航行器
本专利技术属于水下定位
，尤其涉及一种水下组合导航信息融合方法、系统及自主式水下航行器。
技术介绍
目前，高精度、高可靠性的水下导航定位技术在自主式水下航行器(AutonomousUnderwaterVehicles，AUV)的发展战略中具有重要地位。AUV具有活动范围大、机动性好、安全灵活、智能化、隐蔽性好等优点，目前是水下航行器的主要发展方向。AUV顺利完成任务，达到预定使命要求，离不开水下导航定位技术的有力支持，水下导航定位技术是促使AUV技术发展和应用的关键技术。与水面以上导航相比，水下导航辅助信息源少、环境十分复杂，因此水下导航定位难度相对更大。随着现代水下各方面需求的复杂多样化，尤其是水下作战样式逐渐向无人化、智能化、编队化等方向发展，对AUV的自主控制、远程续航及隐蔽长航时等方面的能力提出了更高的要求。未来AUV必须具有自主、精确的水下长航时、长航程的导航定位能力。目前常用的水下导航定位手段有：惯性导航、水声定位及海洋物理场匹配导航等。(1
【技术保护点】
1.一种水下组合导航信息融合方法，其特征在于，所述水下组合导航信息融合方法包括：/n步骤一，利用SINS导航技术获取载体的姿态、速度、位置相关信息，并利用DVL导航技术获取外部速度信息，同时利用AST导航技术获取外部位置信息；/n步骤二，利用滤波算法将获取到的载体的姿态、速度、位置相关信息、外部速度信息、外部位置信息进行融合，并输出融合后的导航信息。/n
【技术特征摘要】
1.一种水下组合导航信息融合方法，其特征在于，所述水下组合导航信息融合方法包括：
步骤一，利用SINS导航技术获取载体的姿态、速度、位置相关信息，并利用DVL导航技术获取外部速度信息，同时利用AST导航技术获取外部位置信息；
步骤二，利用滤波算法将获取到的载体的姿态、速度、位置相关信息、外部速度信息、外部位置信息进行融合，并输出融合后的导航信息。
2.如权利要求1所述水下组合导航信息融合方法，其特征在于，步骤一中，所述利用DVL获取外部速度信息的方法包括：
(1)单波束配置测速，
发射声波频率为f0，其速度为c，AUV沿水平方向航行，速度记为vx；
根据多普勒效应，在P点处接收到的频率为：
在O'点处接受到的频率为：
DVL接收频率减发射频率即多普勒频移：
fd＝f2-f0；
vx在水中的传递速度远远小于c，α≈α'，式简化为：
f0，α，c已知数，求出DVL的频移计算出相应的速度：
(2)双波束Janus配置测速：沿艏部方向波束的频率为：
艉部方向的频率为：
fr1和fr2是DVL艏部和艉部方向的接受频率，计算出多普勒频移为：
得到双波束配置情况下的航行器速度为：
3.如权利要求1所述水下组合导航信息融合方法，其特征在于，步骤一中，所述利用DVL获取外部速度信息的方法进一步包括四波束Janus配置测速，在水下航行器的左右侧分别各添加一个发射器，构成四波束多普勒配置，航速为：
fd13，fd24为x和y方向的多普勒频移，计算航行器速度为：
根据多普勒的fd13和fd24计算出偏流角
4.如权利要求1所述水下组合导航信息融合方法，其特征在于，步骤一中，所述AST导航技术获取外部位置信息的方法包括：
AST位于P点，坐标为(x,y,z)，USBL到AST的矢径为的方向余弦为：
式中θx为与x正向轴的夹角；θy为与y正向轴的夹角；θz为与z正向轴的夹角；得USBL定位公式：
x＝rcosθx，y＝rcosθy，z＝rcosθz；
式中，r＝cs·ts/2表示USBL到测量目标的斜距；cs表示水中声速，ts为声信号在水中的双程传播时延；θx、θy由USBL两轴上的阵元进行方位估计得到；θx、θy和θz满足如下关系式
cos2θx+cos2θy+cos2θz＝1；
当USBL的位置准确已知时，通过USBL与AST之间进行问答，并通过USBL对AST进行方位估计求解获取AST的位置；当AST的位置准确已...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱兵，李鼎，林恩凡，许江宁，吴苗，何泓洋，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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