【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMSIMU/磁力计/DVL组合的水下运载体组合导航方法
本专利技术涉及水下运载体的导航定位
，特别是涉及一种基于MEMSIMU/磁力计/DVL组合的水下运载体组合导航方法，通过多级滤波模式，减小水下运载体长时间水下航行的导航定位误差。
技术介绍
海洋是人类发展的重要战略空间，实现对海洋资源的合理、可持续性开发利用对人类未来的发展至关重要。水下运载体是目前进行海洋调查、海洋资源勘探、水下搜救、潜水支援、军事侦探的关键性装备，可以在无人控制的状态下全天候、多航时的自主完成水下任务。由于水下环境的特殊性，实现水下运载体的精准导航仍很困难，导航问题是水下运载体所面临的主要技术挑战之一。现阶段的高精度导航系统主要以激光或光纤捷联惯导系统为主，辅以GPS和DVL等手段，这类系统普遍体积较大，价格昂贵；考虑到系统的便携性和经济性，基于MEMS的导航定位系统具有体积小、成本低的特点，但动态条件下的航向、姿态测量精度通常较为有限，若水下运载体长时间处于机动状态，此导航系统得到的航向、姿态信息将存在一定误差。<...
【技术保护点】
1.一种基于MEMS IMU/磁力计/DVL组合的水下运载体组合导航系统，其特征在于：/n包括以下步骤：/n步骤1：水下运载体入水后，采用MEMS IMU的加速度计数据解算水下运载体的姿态角，用加速度解算的姿态角对磁力计数据进行坐标转换，采用航向角计算公式，得到水下运载体的初始航向姿态信息；/n步骤2：水下运载体开始水下航行时，采用MEMS IMU/DVL/磁力计组合导航，用步骤1得到的航向姿态信息作为水下运载体初始航向姿态，采用MEMS IMU输出的数据进行姿态速度位置的递推计算，用卡尔曼滤波估计出系统的导航参数，得到实时的水下运载体航向姿态速度信息；/n步骤3：采用步骤...
【技术特征摘要】
1.一种基于MEMSIMU/磁力计/DVL组合的水下运载体组合导航系统，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤1：水下运载体入水后，采用MEMSIMU的加速度计数据解算水下运载体的姿态角，用加速度解算的姿态角对磁力计数据进行坐标转换，采用航向角计算公式，得到水下运载体的初始航向姿态信息；
步骤2：水下运载体开始水下航行时，采用MEMSIMU/DVL/磁力计组合导航，用步骤1得到的航向姿态信息作为水下运载体初始航向姿态，采用MEMSIMU输出的数据进行姿态速度位置的递推计算，用卡尔曼滤波估计出系统的导航参数，得到实时的水下运载体航向姿态速度信息；
步骤3：采用步骤2得到的水下运载体速度和DVL输出的速度之差作为卡尔曼滤波器一次量测，用卡尔曼滤波器估计出航向、姿态参数，校正MEMSIMU后，得到较高精度的水平姿态等测量信息；
步骤4：采用步骤3得到的较高精度的水平姿态信息以及磁力计测量值，得到水下运载体的磁航向信息；用一次反馈修正得到的航向和磁航向之差作为卡尔曼滤波器二次量测，用卡尔曼滤波器估计出航向、姿态参数，再次对MEMS惯导进行校正，得到高精度的水下运载体导航定位信息。
2.根据权利要求1所述一种基于MEMSIMU/磁力计/DVL组合的水下运载体组合导航系统，其特征在于：步骤3中水下运载体水下航行时采用步骤2得到的速度信息和DVL输出的速度之差作为卡尔曼滤波器一次量测，得到较高精度的水平姿态信息的过程为：
步骤3.1：建立MEMSIMU/磁力计/DVL组合导航下的卡尔曼滤波模型；
MEMSIMU/磁力计/DVL组合导航下的滤波方程状态变量为：
X＝[ΦδvnδPεb▽bδvd]T
其中，Φ为载体的姿态角误差；δvn为速度误差；δP为位置误差；εb为陀螺常值漂移；▽b为加速度计常值零偏；δvd为DVL测速误差，此处仅考虑速度偏移误差；
MEMSIMU/磁力计/DVL组合导航下的系统状态方程为：
式中，F为系统状态转移矩阵，G为系统噪声分配矩阵，Wb为系统噪声矩阵；
系统状态转移矩阵F为：
式中：Mij为惯性系统的状态转移矩阵，下标i和j分别取a、v、p；为姿态转换矩阵；Mdvl为多普勒测速仪的反相关时间矩阵；
系统噪声分配矩阵G为：
系统噪声矩阵Wb为：
式中：为陀螺仪测量中的白噪声；为加速度计测量中的白...
【专利技术属性】
技术研发人员：张福斌，廖伟飞，潘光，宋保维，高剑，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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