一种无人艇INS和GPS组合导航的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种无人艇INS和GPS组合导航的优化方法，利用无人艇动力信号与推力之间的关系获得的双推进器无人艇动力模型，提高惯性导航系统的导航精度，从而提高无人艇INS/GPS组合导航精度。当全球定位系统信号可用时，粒子滤波算法被用作INS/GPS组合导航系统的数据融合算法。在全球定位系统信号断开或脆弱的情况下，使用双推进器无人艇的动力模型作为事件触发开关来进行有效的加速度积分，可以使无人艇的惯性导航系统保持高精度定位。这种方法有效解决了无人艇航行时受外部环境的影响，经济型惯性导航系统测量的加速度误差很大，从而导致INS导航系统定位精度低且有效时间短的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种无人艇INS和GPS组合导航的优化方法


[0001]本专利技术涉及无人艇组合导航
，尤其是涉及一种无人艇INS和GPS组合导航的优化方法。

技术介绍

[0002]导航系统是无人艇系统最重要的组成部分之一，通常决定了无人艇操作的准确性和有效性。
[0003]由全球定位系统(Global Positioning System，GPS)和惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)构成的组合导航系统，不仅可以克服各系统单独存在的缺点，而且可以充分发挥各系统的优势，提高系统的精度和可靠性，因此较常使用。
[0004]但是，考虑到实际航行过程中存在风、浪、海流等外部因素和IMU性能等内部因素的影响，INS导航精度较低且有效时间短，当GPS信号中断或脆弱的时候，无人艇INS/GPS组合导航的精度就比较低，导航误差较大。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种无人艇INS和GPS组合导航的优化方法，解决无人艇INS导航系统定位精度低且有效时间短本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人艇INS和GPS组合导航的优化方法，其特征在于包括以下步骤：S1.获取无人艇起点位置信息，惯导数据在载体坐标系b下经过姿态解算和姿态坐标转换，获得无人艇在导航坐标系n下的姿态；S2.通过引入动力模型和用事件触发的方式，判断无人艇是否需要进行有效加速度积分：如果需进行有效加速度的积分，忽略载体坐标系b的y
b
轴和z
b
轴对应的惯导加速度计数据积分，只对x
b
轴对应的惯导加速度计数据进行积分获得无人艇的实际航向速度经过坐标旋转获得导航坐标系n下相应的速度如果无需进行有效加速度的积分，n系下的速度为上一时刻相应的速度；S3.分别对n系下北向速度、东向速度和天向速度进行积分，获得无人艇INS的位置信息；S4.检查GPS信号是否中断或脆弱：如果GPS信号中断或脆弱，则直接输出步骤S3获得的位置信息；如果GPS信号正常，则将步骤S3获得的位置信息与GPS的位置信息进行粒子滤波处理；S5.获得组合导航的经纬度位置信息。2.根据权利要求1所述的一种无人艇INS和GPS组合导航的优化方法，其特征在于：在步骤S1中，无人艇起点位置信息为现有已知点或者测量仪器实时测量点，INS以此为位置信息的积分起点，导航坐标系n为东
‑
北
‑
天向坐标系，无人艇n系下的姿态为att＝[ψθφ]
T
，其中，ψ为实时航向角，θ为实时俯仰角，φ为实时横滚角，均由惯导测量实时给出。3.根据权利要求1所述的一种无人艇INS和GPS组合导航的优化方法，其特征在于：在步骤S2中，无人艇的动力模型为无人艇的动力控制信号与推进器产生的推力之间的数学关系，对于双推进器无人艇的动力模型为：τ
u
＝f(s
L
)+f(s
R
)；其中，S
L
和S
R
分别为左右推进器的控制信号，f为单个推进器的推力F与控制信号的关系式，τ
u
为左右推进器的推力之和。4.根据权利要求3所述的一种无人艇INS和GPS组合导航的优化方法，其特征在于：通过比较前一时刻和当前时刻的值，如果在阈值范围[
‑
ε,ε]内，则停止加速度积分；反之，开始对有效...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓飞，严鑫，冯北镇，佘红伟，胡翔柄，叶辉，刘伟，李建祯，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：