一种预计水下机器人导航系统圆概率偏差的方法，首先确定导航系统所使用的传感器及其误差的标准差，然后根据eH＝φ及航向传感器各项航向角误差的标准差，计算航向角误差所引起的横向偏差的标准差σ(eH)；根据eL＝λ及速度传感器的速度比例误差的标准差，计算速度比例误差引起的纵向偏差的标准差σ(eL)，最后根据横向偏差的标准差和纵向偏差的标准差计算圆概率偏差。本发明专利技术在设计阶段可以有效预计导航系统的圆概率偏差；在试验或使用阶段可快速计算出圆概率偏差，几乎没有成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下机器人
，尤其涉及。
技术介绍
圆概率偏差是衡量水下机器人导航误差的重要指标，常规的方法是采用水下机器人实际航行试验、积累大量试验样本的方法来计算圆概率偏差，还没有通过数学计算来预计圆概率偏差的方法。水下机器人导航系统主要由航向传感器和速度传感器组成。这两种传感器分别测量水下机器人当前时刻的航向和速度，通过航位推算方法得到水下机器人的位置，实现水 下导航。导航误差主要来自航向传感器引起的航向角误差和速度传感器引起的速度比例误差两个误差源。航向传感器引起的航向角误差主要是指航向角初始误差。对于惯性航向传感器，例如光纤陀螺罗盘，除了航向角初始误差之外还有航向角漂移误差。每次启动航向传感器，其航向角初始误差均不相同，是一种随机误差。在大样本统计方法中，航向角初始误差可认为服从正态分布，可参考航向传感器给出的误差指标。航向角初始误差在启动航向角传感器后即保持不变，通过线性相加关系传递给航向角测量值。惯性航向传感器的航向角漂移误差由惯性器件的漂移引起，受水下机器人航行过程中所处水域环境、惯性器件内部噪声影响。每次航行过程中的航向角漂移误差均不相同。在大样本统计方法中，航向角漂移误差可认为服从正态分布。速度传感器误差主要是指速度比例误差。速度比例误差受水下机器人航行区域所处的外界环境影响，每次航行过程中的速度比例误差均不相同，在大样本统计方法中，速度比例误差可认为服从正态分布。航向角误差与速度比例误差来自两种不同的传感器，互不相关，航向角误差所引起的横向偏差和速度比例误差所引起的纵向偏差也互不相关，且近似服从正态分布，满足圆概率偏差计算条件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在设计水下机器人时缺少对圆概率偏差进行有效预计，使得导航指标设计结果缺乏可信度的缺陷，提供。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是，包括第一步，确定导航系统所使用的传感器及其误差的标准差；第二步，根据eH = Φ(I)公式中，eH为横向偏差，Φ为航向角误差且O < I Φ I ( 2。,及航向传感器各项航向角误差的标准差，计算航向角误差所引起的横向偏差的标准差σ (eH)；第三步，根据eL = λ(2)公式中， 为纵向偏差，λ为速度比例误差，及速度传感器的速度比例误差的标准差，计算速度比例误差引起的纵向偏差的标准差σ (eL)；第四步，根据横向偏差的标准差和纵向偏差的标准差计算圆概率偏差。所述第二步的步骤包括根据产品说明书确定导航系统的航向传感器的航向角初始误差Ct1的标准差σ (Φι);如果导航系统的航向传感器采用惯性航向传感器，则航向角漂移误差Φ2的标准差 σ (φ2) > O ； 如果导航系统的航向传感器没有采用惯性航向传感器，则航向角漂移误差Φ2的标准差为σ (φ2) = O ；根据航向角初始误差Ct1的标准差σ (φ)和航向角漂移误差小2的标准差σ (Φ2)，用公式权利要求1.，其特征在于，包括 第一步，确定导航系统所使用的传感器及其误差的标准差； 第二步，根据eH = Φ(I) 公式中，eH为横向偏差，Φ为航向角误差且O < |Φ| ^ 2° ,及航向传感器各项航向角误差的标准差，计算航向角误差所引起的横向偏差的标准差σ (eH)； 第三步，根据eL = λ(2) 公式中，A为纵向偏差，λ为速度比例误差，及速度传感器的速度比例误差的标准差，计算速度比例误差引起的纵向偏差的标准差σ (eL)； 第四步，根据横向偏差的标准差和纵向偏差的标准差计算圆概率偏差。2.根据权利要求I所述的，其特征在于，所述第二步的步骤包括 根据产品说明书确定导航系统的航向传感器的航向角初始误差小^勺标准差σ (φ)； 如果导航系统的航向传感器采用惯性航向传感器，则航向角漂移误差Φ2的标准差σ ( φ 2) > O ； 如果导航系统的航向传感器没有采用惯性航向传感器，则航向角漂移误差Φ2的标准差为 σ (φ2) = O ； 根据航向角初始误差Φ:的标准差σ ((J)1)和航向角漂移误差Φ2的标准差σ (φ2)，用公式^(eH) =(3) 计算航向角误差Φ = Φ i+Φ 2所引起的横向偏差eH的标准差。3.根据权利要求I所述的，其特征在于，所述第三步的方法为根据产品说明书确定导航系统的速度传感器的速度比例误差入的标准差σ ( λ )，即可得到为纵向偏差的标准差 σ (eL) = ο (λ)(4)4.根据权利要求I所述的，其特征在于，所述第四步的方法为将横向偏差的标准差σ (eH)和纵向偏差的标准差σ (eL)代入圆概率偏差计算公式，即 P{r)= 2aMa(eL) Co(a,β)-0.5(5) 2+2 其中， Q_r2{2 +2}⑷"422\2 ~2 + 2 Ο0(α,β)= [o(8)5.根据权利要求4所述的，其特征在于，所述将横向偏差的标准差σ (eH)和纵向偏差的标准差σ (eL)代入圆概率偏差计算公式的操作步骤为 a.用横向偏差的标准差σ(eH)和纵向偏差的标准差σ ( )对公式(5)至(9)初始化，在公式(7)中得到β的初始值Ptl，令α的初始值Citl = I ; b.将％和^代入公式(9)，得到ItlW4)，再将IJ ^t)代入公式⑶得到CtlU,β)的初始值C。(α。，(eH)和σ ( )代入公式(5)，建立圆概率偏差方程全文摘要，首先确定导航系统所使用的传感器及其误差的标准差，然后根据eH＝φ及航向传感器各项航向角误差的标准差，计算航向角误差所引起的横向偏差的标准差σ(eH)；根据eL＝λ及速度传感器的速度比例误差的标准差，计算速度比例误差引起的纵向偏差的标准差σ(eL)，最后根据横向偏差的标准差和纵向偏差的标准差计算圆概率偏差。本专利技术在设计阶段可以有效预计导航系统的圆概率偏差；在试验或使用阶段可快速计算出圆概率偏差，几乎没有成本。文档编号G01C25/00GK102865880SQ20111018548公开日2013年1月9日 申请日期2011年7月4日 优先权日2011年7月4日专利技术者冀大雄, 刘健, 林扬 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种预计水下机器人导航系统圆概率偏差的方法，其特征在于，包括：第一步，确定导航系统所使用的传感器及其误差的标准差；第二步，根据eH＝φ？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？(1)公式中，eH为横向偏差，φ为航向角误差且0＜|φ|≤2°，及航向传感器各项航向角误差的标准差，计算航向角误差所引起的横向偏差的标准差σ(eH)；第三步，根据eL＝λ？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？(2)公式中，eL为纵向偏差，λ为速度比例误差，及速度传感器的速度比例误差的标准差，计算速度比例误差引起的纵向偏差的标准差σ(eL)；第四步，根据横向偏差的标准差和纵向偏差的标准差计算圆概率偏差。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冀大雄，刘健，林扬，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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