[发明专利]一种提高水下航行器惯性地形匹配导航平均精度的方法

说明书

本发明公开了一种提高水下航行器惯性地形匹配导航平均精度的方法，包括：根据水下航行器的初始位置和目标位置，进行航向规划；从初始位置开始，每隔设定周期，根据水下航行器的当前位置与目标位置之间的相对方位，基于球面最短弧周期性航向控制法对航向进行修正；在第N次基于球面最短弧周期性航向控制法对航向进行修正之后，若确定水下航行器已驶入预设匹配区域，则根据搜索范围半径R，通过TERCOM算法进行一次地形匹配修正，并根据匹配修正结果对水下航行器的当前位置进行修正；将修正后的当前位置作为新初始位置，重复执行上述步骤，直至所述水下航行器到达目标位置。通过本发明，提高了水下航行器惯性地形匹配导航平均精度。

技术领域

本发明属于航天航海技术领域，尤其涉及一种提高水下航行器惯性地形匹配导航平均精度的方法。

背景技术

天空海一体化海洋导航(融合天基、空基、海基等多源信息及技术手段)是水下航行器导航系统发展的主要趋势，如图1，示出了现有惯性导航系统的导航示意图。目前水下航行器的导航系统主要由惯性导航系统(INS，Inertial Navigation System)组成，存在误差随时间累积的问题，时间越长，误差累积越大。因此，为抑制惯性导航系统的累积，确保其安全航行和武器的精准打击，必须利用外界信息手段对其进行周期性重调与校正。

自导航技术发展至今，各种各样的导航技术也随着历史的进步而出现，它们已被广泛应用于军事、经济、社会等方面。目前，提高水下航行器安全航行和武器精准打击主要有两个途径：一是尽可能提高导航仪器本身的精度；二是采用优化的导航技术。目前，可用于水下长时间隐蔽导航的技术有地形辅助、重力辅助方案、地磁辅助方案。然而，现有技术存在诸多问题：

地磁辅助方案：地磁辅助方案由于地磁场本身存在长期和短期变化，导致地磁辅助方案的精度达不到较高的要求，且测磁手段存在磁干扰等局限性。

重力辅助方案：重力场和海底地形都是辅助导航的主要技术手段，而且地形场的研究开展较早，特别是陆地上的地形辅助导航技术经过了30多年的发展，已经比较成熟且运用于飞行器的导航。水下地形辅助导航发展较晚，但国内外加大了此技术的研究，“2000-2035年美国海军技术”发展战略研究中就提出了主要采用地形匹配技术提高水下航行器导航精度的目标。地形辅助导航根据算法原理可分为相关分析方法、扩展的递推卡尔曼滤波方法和直接概率准则方法三种，但它们都有各自的局限性。相关分析的匹配算法往往采用全局遍历的搜索策略，运算量较大，且对载体航迹要求较高，当航向存在较大偏差时误差将急剧增大。递推卡尔曼滤波方法的匹配算法需要较精确的初始位置误差，而且反复的全局变换运算将较大程度提高计算量，影响匹配的实时性。直接概率准则方法出现较晚，目前多为仿真结果。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种提高水下航行器惯性地形匹配导航平均精度的方法，旨在提高水下航行器惯性地形匹配导航平均精度。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种提高水下航行器惯性地形匹配导航平均精度的方法，包括：

步骤1，根据水下航行器的初始位置和目标位置，进行航向规划；

步骤2，从初始位置开始，每隔设定周期，根据所述水下航行器的当前位置与目标位置之间的相对方位，基于球面最短弧周期性航向控制法对航向进行修正；

步骤3，在第N次基于球面最短弧周期性航向控制法对航向进行修正之后，判断所述水下航行器是否已驶入预设匹配区域；

步骤4，若确定所述水下航行器已驶入预设匹配区域，则根据搜索范围半径R，通过TERCOM算法进行一次地形匹配修正，并根据匹配修正结果对水下航行器的当前位置进行修正；

步骤5，将修正后的当前位置作为新初始位置，重复执行上述步骤2-4，直至所述水下航行器到达所述目标位置。

在上述提高水下航行器惯性地形匹配导航平均精度的方法中，还包括：