[发明专利]基于单信标测距定位双精度加权融合的航向误差补偿方法

权利要求书

1.基于单信标测距定位双精度加权融合的航向误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在2个信标的公共作用区域，分别获得2个信标对水下目标的单信标测距定位结果；

(2)根据目标姿态误差对目标运动速度的影响，计算目标航向角误差对单信标测距定位结果的影响，确定水下目标声学双精度加权融合时的权系数；

(3)根据2个信标各自的单信标测距定位结果，利用选定的权系数计算得到双精度加权融合后的定位结果；

所述步骤(1)的具体实现方法：

(1.1)当水下载体位于X_bn处时，利用第1～n-1个测距周期的测距信息和载体运动参数，基于真实信标AT构建n个虚拟信标；

(1.2)获得信标X_t1和水下目标的单信标测距定位结果X₁：

对于信标X_t1，虚拟信标VT_1i＝(x_t1i,y_t1i,z_t1i)^T与真实信标X_t1的关系满足：

利用虚拟信标VT₁的位置，第i个测距周期对应的测距方程写成：

||X_b1n-VT_1i||＝r_1i

采用高斯牛顿法，得到基于虚拟信标VT₁得到的单标定位结果为X₁；

(1.3)获得X_t2和水下目标的单信标测距定位结果X₂：

.对于信标X_t2，虚拟信标VT_2i＝(x_t2i,y_t2i,z_t2i)^T与真实信标X_t2的关系满足：

利用虚拟信标VT₂的位置，第i个测距周期对应的测距方程写成：

||X_b1n-VT_2i||＝r_2i

采用高斯牛顿法，得到基于虚拟信标VT₂得到的单标定位结果为X₂；

水下目标的单信标测距定位结果X₁和X₂是独立的；

所述步骤(2)的具体实现方法：

(2.1)双信标定位结果进行双精度加权融合后的定位结果可用下面的公式表示：

X₁₂＝ω₁X₁+ω₂X₂

其中，X₁为单信标X_t1的定位结果，X₂为单信标X_t2的定位结果，X₁₂为双信标定位结果加权融合后的定位结果，ω₁和ω₂为加权融合的权系数；

(2.2)得到均方误差

根据最小均方误差的理论，权系数ω₁和ω₂选取时，须使得目标最终的定位结果X₁₂和目标真实位置X_b的均方误差最小：

其中，为双信标定位结果加权融合后定位结果的均方误差；

由于两个信标对目标的单标定位结果是独立的，并且权系数须满足无偏性要求，进步一得到均方误差

(2.3)用拉格朗日乘子法求解时构造的代价函数为：

(2.4)确定则加权融合的权系数ω₁和ω₂：

满足下式时，双信标定位结果加权融合后的定位结果精度最高：

加权融合的权系数ω₁和ω₂描述为：

2.根据权利要求1所述的基于单信标测距定位双精度加权融合的航向误差补偿方法，其特征在于，存在航向误差时，水平定位误差呈对称分布，信标处定位误差最小，以信标为中心向外辐射，距离信标越远的区域定位误差越大。

3.根据权利要求1所述的基于单信标测距定位双精度加权融合的航向误差补偿方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体实现方法：

双信标定位结果进行双精度加权融合后的定位结果可用下面的公式表示：

X₁₂＝ω₁X₁+ω₂X₂。