[发明专利]一种基于多点地形匹配定位的AUV航迹偏差估计方法

说明书

本发明提供的是一种基于多点地形匹配定位的AUV航迹偏差估计方法。(1)地形匹配定位的搜索区间估计；(2)未知潮差和测量误差情况下的地形匹配定位；(3)测量误差估计和定位置信区间估计；(4)定位误差估计；(5)多点地形匹配定位初航迹偏差估计；(6)航迹关联与误定位点剔除；(7)航迹二次拟合。本发明的优点是结合了推算导航在时域和空域都缓慢变化而地形匹配定位结果在时域和空域不具有扩散性的特点，在航迹线上获得多个密集的地形匹配定位点，多点的定位信息拟合推算导航的航迹线从而使得定位的精度和可靠性大幅增加。

技术领域

本发明涉及的是一种地形匹配定位方法，具体地说是一种AUV航迹偏差估计方法。

背景技术

地形匹配定位的有效性和可靠性是地形匹配定位和地形匹配导航技术的关键内容，如在地形匹配导航的初始阶段通常推算导航系统的导航偏差非常大，从而使得地形匹配定位的搜索区间非常大这种情况很容易产生误定位和伪点。而且，较大的推算导航使得地形匹配导航结果收敛较慢，而且容易导致导航结果的发散。目前较常用的地形匹配导航方法如TERCOM方法采用批处理的方法实现定位，但该方法并未提及如何处理定位伪点的问题，SITAN方法采用了递推滤波技术，但需要对地形进行线性化而且新型化带来的滤波误差很容易导致滤波发散，此外哈尔滨工程大学陈小龙博士在其博士论文AUV《水下地形匹配辅助导航技术研究》中，将粒子滤波技术应用于地形匹配导航定位使得滤波过不需要线性化地形，但仍然无法解决初始匹配点的推算导航误差大带来的滤波收敛慢，滤波发散等问题。因此，地形匹配导航系统的性能与初始位置的定位精度有很大的关系，我们希望在地形匹配导航的初始地形匹配定位点能以较高的精度和可靠性接近AUV真实的位置，也就是说在初始的地形匹配定位点AUV的推算导航偏差估计一定要精确可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定位的精度和可靠性高的基于多点地形匹配定位的AUV航迹偏差估计方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)地形匹配定位的搜索区间估计

对于第n个地形匹配点，根据推算导航的输出位置Xⁿ＝(xⁿ,yⁿ)推算导航的估计误差Wⁿ＝(W^xn,W^yn)，推算导航给出的AUV的航行里程估计AUV推算导航系统给出的当前匹配点的推算导航偏差区间，即当前点的地形匹配定位的搜索区间

其中：xⁿ和yⁿ表示推算导航的位置，令Xⁿ＝(xⁿ,yⁿ)；

λ_x和λ_y表示导航偏差占载体的运行里程的百分比，由参导航系统的统计结果事先给出；

和表示载体在x方向和y方向的运行里程，由推算导航给出；

P^xn和P^yn表示推算导航的误差，由推算导航给出。

(2)未知潮差和测量误差情况下的地形匹配定位

对于搜索区间内的每一个搜索点ij估计该点的先验地形与测量地形的高度偏差并估计高度偏差序列的均值和标准差设为潮差估计、为两次叠加的测量误差估计:

带入似然函数：

获得搜索点的似然函数值，则似然函数取值最大的位置就是地形匹配定位的位置：

(3)测量误差估计和定位置信区间估计