【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感器组合的短期水下AUV隐蔽导航方法
[0001]本专利技术公开了一种基于多传感器组合的短期水下AUV隐蔽导航方法，属于导航
技术介绍
[0002]随着国家透明海洋战略的提出和发展，海洋资源开发成为了各海洋强国的重要发展目标，海洋中蕴藏了丰富的天然气、石油资源亟待开发。海底管道铺设、海洋科考、海洋救援等活动都需要知道自己所处的位置信息，水下航行器的发展无疑成为了海洋各项活动必不可少的工具。目前卫星导航系统是最为稳定、精度最高的定位方式被应用于军事、农业、汽车自动驾驶等各个领域。它是通过接受卫星发射的测距码或载波相位精确测量卫星到接收机的距离，通过后方距离教会实现定位。在陆地上或近海可以通过RTK相对定位实现厘米级—分米级的定位精度，在远海场景下一般通过精密单点定位或星站差分技术实现精准定位。但是在一些，因为卫星导航系统存在天然的脆弱性，即容易被跟踪和干扰，因此在隐蔽AUV导航等特殊场景下无法使用。AUV由于体积小、活动范围广、隐蔽性高的优点而在军事、民用等各个领域被广泛应用，例如水下侦察、海底地形探测、...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器组合的短期水下AUV隐蔽导航方法，其特征在于，包括：S1.船底的水声换能器以一定的频率发射声学信号，位于AUV上的应答器接收到信号后反射应答信号到水声换能器；S2.当存在三个及以上的海面观测值时，存在冗余观测，通过最小二乘估计得到最优位置信息；S3.使用声线跟踪算法实现精确定位；S4.使用声线跟踪算法获得声信号最小行程传播时间t
i
，t
i
＝F(X
s
，SVP，X
r
)，其中F为声线跟踪算法的本征声线搜索函数，X
s
为(x
s
，y
s
，z
s
)，X
r
为(x
r
，y
r
，z
r
)，SVP为声速剖面；t
i
与实际测得的传播时间T
i
做差，得到时间差Δt
i
，Δt
i
＝t
i
‑
T
i
，t
i
乘以声速c得到声信号的传播距离l
M
，T
i
乘以声速c得到实际测得的传播距离l
N
，l
M
‑
l
N
＝l；设换能器的位置为(x
s
，y
s
，z
s
)，应答器的位置为(x
r
，y
r
，z
r
)，在应答器概略位置展开，得线性化误差观测方程公式：式中，v表示误差，k、m、n为可计算得到的参数，k＝Δ
x
/ρ0，m＝Δ
y
/ρ0，n＝Δ
z
/ρ0，，l＝ρ0‑
ρ
i
+ε
ρi
，ρ0为概略位置的测距信息，ρ
i
为第i个点的测距信息，ε
ρi
为ρ
i
的误差；当存在个N个海面观测值时，误差方程表示为：V＝AX+F则最小二乘解表示为：X＝
‑
(A
T
PA)
‑1A
T
PL上述过程实现对声速变化引起的声线弯曲误差的改正；S5.进行AUV的隐蔽导航，根据传感器的精度和适用环境的不同，AUV的导航分为两种情景：浅水导航和深水导航，导航传感器的选择根据深度计信息自由切换。2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器组合的短期水下AUV隐蔽导航方法，其特征在于，S1包括：通过测量声信号的传播时间乘以声信号传播速度得到距离：ρ
s
＝c
s
t
s
＝||x
‑
x
s
||2+ε
ρ
，式中ρ
s
表示测距信息，c
s
表示声信号传播的声速，t
s
表示信号传播时间，s∈{1，2，...，N}，N表示无人船的数量；||x
‑
x
s
||2为水声换能器和应答器之间的欧氏距离；ε
ρ
为等效测距误差。3.根据权利要求2所述的一种基于多传感器组合的短期水下AUV隐蔽导航方法，其特征在于，S3包括：由射线声学基本理论，第i层的声线轨迹曲率为：式中，θ表示声信号入射角，s表示信号传播路径，z表示深度，α表示掠射角，c为声速；
对于等声速梯度层，声速梯度g
i
为常数，表示为：c
i
为第i层水层的声速，z
i
为第i层水层的深度，θ
i
为第i层水层的声信号入射角，α
i
为第i层水层的掠射角；声线在层内的实际轨迹为一段圆弧，求出第i层水层的传播时间t...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢秀山，李国玉，刘以旭，王胜利，
申请(专利权)人：青岛秀山移动测量有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。