[发明专利]基于单标定位双精度差值最优化的航向误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于单标定位双精度差值最优化的航向误差补偿方法，属于水声定位技术领域。包括以下步骤：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；根据2个信标各自的单信标测距定位结果，确定单标定位结果的差值；对单标定位结果的差值进行最优化处理，得到航向角补偿值的全局最优解。本发明通过双精度差值最优化的方式，克服了单信标测距定位中目标航向角影响的问题，实现对水下目标航向误差的计算和补偿，提升了单标定位精度。

技术领域

本发明属于水声定位技术领域，具体涉及一种基于单标定位双精度差值最优化的航向误差补偿方法。

背景技术

随着世界经济的发展，人类已将资源开发和利用的重点转向海洋。海底光缆管线的铺设及其维护，水下载体作业时是直线航迹；海洋地貌绘制，水下载体作业时是梳形航迹；深水油气、天然气水合物及矿产资源的勘查，水下载体作业时是梳形航迹。水下载体的导航定位是顺利完成各项任务的首要前提和关键因素，基于单信标测距的定位是水下辅助导航的发展趋势，已成为国内外导航定位领域的研究重点。

目前对于水上目标的定位通常采用卫星技术为主的技术手段(GPS系统、伽利略系统、北斗系统等)，辅以惯性及其它定位技术。当目标处于水下时，由于水介质对无线电波的强烈吸收作用，限制了卫星定位的应用。此时，以声波作为信息载体的水声定位技术成为主要选择，不但能完成对目标的定位、导航，还能作为惯性定位导航技术的有效辅助校准手段。

水声定位技术最先应用于军事，后由于海洋开发、勘探、资源开采的需求逐步应用于各类商用、民用工程。它能够提供海底勘查设备如ROV(Remotely Operated Vehicle)和AUV(Autonomous Underwater Vehicle)等重要的定位、导航和通信支撑。通过在水面工作船只、水下移动平台以及作业海区上加装和布放声学定位设备，可实现水面对水下目标位置的实时监控、水面与水下平台的信息交互，是海洋科学考察、海洋资源勘探、海洋资源开发、深海空间站建设等工程的必备手段。

基于单信标测距的定位系统是传统水声定位系统简约化和组合化的结合，它将声学测距定位设备与目标运动状态传感器结合使用。声学测距定位设备基于的是大地坐标系，而目标运动状态传感器基于的是载体坐标系，我们需要通过坐标旋转矩阵将这两组不同的设备联立起来。当构成坐标旋转矩阵的姿态角存在误差时，会给大地坐标系下的目标运动速度引入误差，这其中目标航向角误差对目标运动速度的影响最大，进一步引起的定位误差也最大。为了解决上述问题，本发明提出了一种基于单标定位双精度差值最优化的航向误差补偿方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服目标航向角误差对定位结果的影响，对目标航向误差进行计算和补偿的基于单标定位双精度差值最优化的航向误差补偿方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

基于单标定位双精度差值最优化的航向误差补偿方法，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2个信标各自的单信标测距定位结果，确定单标定位结果的差值。

(3)对单标定位结果的差值进行最优化处理，得到航向角补偿值的全局最优解。

特别地：

所述的在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的方法为：当目标工作于2个信标的公共作用区域时，根据基于虚拟测距信标的单信标测距定位方法，可以分别获得两个信标X_t1和X_t2对水下目标的单信标测距定位结果X₁和X₂，这两个定位结果是独立的。