一种综合利用水下多种导航信息的惯导误差精确修正方法技术

本发明专利技术涉及一种综合利用水下多种导航信息的惯导误差精确修正方法，以多普勒计程仪测速推位信息为基准信息，求取惯导纬度振荡误差处于两个相邻峰值时经度、纬度误差，基于两个时刻的经度、纬度误差对惯导实施单点校，同时计算惯导经度发散系数。单点校后惯导输出补偿经度发散误差后作为载体航行的引导信息，将载体引导至海洋物理场有起伏变化的区域，进行特征匹配定位获取匹配位置。以匹配位置为起点进行多普勒计程仪测速推位，择机使用推位信息对惯导输出进行校正，可在无法获得卫导等精确外部位置信息的水下等场景，实现惯导位置误差的自主精确校准，并在后续时间里有效抑制惯导导航误差中的振荡项，全面提升惯导信息品质。全面提升惯导信息品质。全面提升惯导信息品质。

【技术实现步骤摘要】
一种综合利用水下多种导航信息的惯导误差精确修正方法


[0001]本专利技术属于水下自主导航
，具体涉及一种综合利用水下多种导航信息的惯导误差精确修正方法。

技术介绍

[0002]目前深远海水下导航信息保障手段不多，主要包括惯性导航、多普勒测速推位、海洋物理场匹配定位、水声定位等，单一导航手段均存在使用限制。如惯性导航系统(简称惯导)位置误差随时间累积发散，长时间导航精度降低；多普勒测速推位随航程增加精度降低；物理场匹配定位精度受限于海洋物理场分布特征，仅适用于海洋物理场存在明显变化区域；水声定位需要依托水声定位基准网建设，及单一手段难以满足深远海水下长期自主精确导航需求；因此不同手段有效融合运用的理论方法仍需进一步深入开展研究。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种以高精度惯性导航系统为主，以多普勒测速推位、海洋物理场匹配定位为辅助的一种综合利用水下多种导航信息的惯导误差精确修正方法，将几种水下导航定位手段优点结合，支撑实现水下长时间高精度导航。
[0004]本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案为：一种综合利用水下多种导航信息的惯导误差精确修正方法，所述方法基于水下综合导航系统惯导、多普勒计程仪和物理场匹配定位设备实现，包括以下步骤：
[0005]步骤1：惯导输出经度λ
ins
(t)、纬度t为时间，以多普勒计程仪测速推位信息为基准信息，求取惯导纬度误差中地球周期振荡项处于两个相邻峰值t1、t2时的经度观测误差/>△
λ
t1
、
△
λ
t2
，纬度观测误差基于在t2时刻对惯导实施单点校，并计算惯导经度误差发散系数k
λ
；
[0006]步骤2：惯导在t2时刻单点校后，求取载体导航参考经度λ
s
(t)＝λ
ins
(t)
‑
k
λ
(t
‑
t2)，纬度载体在导航参考经度λ
s
(t)、纬度的引导下，航行至海洋物理场有起伏变化的区域，通过物理场匹配定位设备进行特征匹配定位，获取匹配经度λ
m
、纬度
[0007]步骤3：以t3时刻匹配经度λ
m
、纬度为起点进行多普勒计程仪测速推位，择机对惯导输出进行校正，获取惯导输出经度λ
inso
(t)、纬度通过上述3个步骤，实现惯导导航误差的修正。
[0008]所述的步骤1的具体步骤如下：
[0009]1)根据惯导输出经度λ
ins
(t)、纬度以t0时刻的惯导输出经度、纬度为初值，进行多普勒计程仪测速推位解算，推位输出经度λ
v
(t)、纬度求取惯导纬度观测误差利用曲线拟合或频域分析法提取中周期为24小时信号的
精确周期T，T即是惯导纬度误差中地球周期振荡项的周期；
[0010]2)t1时刻惯导纬度观测误差达到峰值，计算t1时刻惯导经度观测误差
△
λ
t1
＝
[0011]λ
ins
(t1)
‑
λ
v
(t1)、纬度观测误差通过航行控制，使得载体在惯导纬度观测误差下一个峰值t2时刻，返回t1时刻载体所在位置附近，计算t2时刻惯导经度观测误差
△
λ
t2
＝λ
ins
(t2)
‑
λ
v
(t2)、纬度观测误差
[0012]3)以λ
ins
(t2)为经度基准信息，为纬度基准信息，在t2时刻对惯导实施单点校；
[0013]4)计算经度误差发散系数步骤3中所述的以t3时刻匹配经度λ
m
、纬度为起点进行多普勒计程仪测速推位，择机对惯导进行输出校正，获取惯导输出经度λ
inso
(t)、纬度的方法为：
[0014]1)以t3时刻匹配经度λ
m
、纬度为起点，进行多普勒计程仪测速推位解算，推位输出经度λ
vm
(t)、纬度
[0015]2)惯导输出纬度观测随时间的变化，观测到随时间的变化，观测到达到正向或负向峰值时开始计时，过T/2时间后的t4时刻多普勒计程仪测速推位输出经度λ
vm
(t4)、纬度时惯导输出经度λ
inso
(t)＝λ
ins
(t)+λ
vm
(t4)
‑
λ
ins
(t4)、纬度即完成惯导输出校正。
[0016]本专利技术具有的优点和积极效果是：(1)本专利技术利用载体航迹闭合或接近闭合情况下多普勒测速推位相对位置误差小的特性，精确估计了惯导纬度误差地球振荡周期项的幅值信息和惯导纬度误差常值项，用于求解惯导单点校的基准信息，实现了惯导纬度误差的精确补偿，也很大程度消除了北向、天向陀螺漂移引起的惯导经度、航向地球振荡周期误差部分。同时单点校时机的选择则消除了东陀螺漂移引起的惯导经度、航向地球振荡周期误差部分。常规单点校方法需要外部绝对位置信息，且不能抑制地球周期振荡误差。即本方法在无精确位置基准信息条件下，从惯导误差产生机理出发，利用校正时基准信息的误差抵消了惯导陀螺漂移引起的误差，在实现惯导纬度误差精确补偿的同时，有效抑制了惯导经度、航向误差中地球振荡周期误差项，突破了单点校的能力瓶颈，取得了传统单点校不能获得的效果。
[0017](2)对惯导实施本方法单点校后，由于地球周期误差项被抑制，惯导位置误差波动显著减小，此时应用惯导输出位置辅助物理场匹配定位，支撑物理场匹配获取更精确可靠的匹配位置信息，基于获取的匹配位置信息对惯导实施输出校正。通过单点校和输出校正结合，实现了惯导误差的全面、精确校准，可显著提升水下惯导长时间自主导航精度和导航信息品质。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的综合利用水下多种导航信息的惯导误差修正方法流程框图。
具体实施方式
[0019]下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。
[0020]如图1所示，一种综合利用水下多种导航信息的惯导误差精确修正方法，包括以下步骤：
[0021]步骤1：惯导输出经度λ
ins
(t)、纬度t为时间，以多普勒计程仪测速推位信息为基准信息，求取惯导纬度误差中地球周期振荡项处于两个相邻峰值t1、t2时的经度观测误差
[0022]△
λ
t1
、
△
λ
t2
，纬度观测误差基于在t2时刻对惯导实施单点校，并计算惯导经度误差发散系数k
λ
。采用这种单点校正方法，通过纬度基准信息误差的控制和时机的选择，可以在无法获得精确外部位置基准信息的条件下，实现纬度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合利用水下多种导航信息的惯导误差精确修正方法，所述方法基于水下综合导航系统惯导、多普勒计程仪和物理场匹配定位设备实现，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：惯导输出经度λ
ins
(t)、纬度t为时间，以多普勒计程仪测速推位信息为基准信息，求取惯导纬度误差中地球周期振荡项处于两个相邻峰值t1、t2时的经度观测误差Δλ
t1
、Δλ
t2
，纬度观测误差基于在t2时刻对惯导实施单点校，并计算惯导经度误差发散系数k
λ
；步骤2：惯导在t2时刻单点校后，求取载体导航参考经度λ
s
(t)＝λ
ins
(t)
‑
k
λ
(t
‑
t2)，纬度载体在导航参考经度λ
s
(t)、纬度的引导下，航行至海洋物理场有起伏变化的区域，通过物理场匹配定位设备进行特征匹配定位，获取匹配经度λ
m
、纬度步骤3：以t3时刻匹配经度λ
m
、纬度为起点进行多普勒计程仪测速推位，择机对惯导输出进行校正，获取惯导输出经度λ
inso
(t)、纬度通过上述3个步骤，实现惯导导航误差的修正。2.根据权利要求1所述的一种综合利用水下多种导航信息的惯导误差精确修正方法，其特征在于，所述的步骤1的具体步骤如下：1)根据惯导输出经度λ
ins
(t)、纬度以t0时刻的惯导输出经度、纬度为初值，进行多普勒计程仪测速推位解算，推位输出经度λ
v
(t)、纬度求取惯导纬度观测误差利用曲线拟合或频域分析法提取中周期为24小时信号的精确周...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓平，杨涛，马跃贤，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所，
类型：发明
国别省市：