[发明专利]基于小型UUV平台的多传感器信息融合方法在审

专利信息
申请号: 201911335132.9 申请日: 2019-12-23
公开(公告)号: CN110940340A 公开(公告)日: 2020-03-31
发明(设计)人: 任申真;吴文轩;许文正;黄天骁;刘维 申请(专利权)人: 中科探海(苏州)海洋科技有限责任公司
主分类号: G01C21/20 分类号: G01C21/20;G01C21/00
代理公司: 苏州智品专利代理事务所(普通合伙) 32345 代理人: 王利斌
地址: 215000 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 基于 小型 uuv 平台 传感器 信息 融合 方法
【权利要求书】:

1.基于小型UUV平台的多传感器信息融合方法,其特征在于,包含两阶段:

第一阶段:搭建SINS/DVL/GPS/MCP的组合导航系统模型,建立滤波的状态方程和测量方程;

第二阶段:使用改进的自适应AUKF对状态信息进行最优估计,得到准确的导航信息。

2.根据权利要求1所述的基于小型UUV平台的多传感器信息融合方法,其特征在于,所述第一阶段具体包含以下步骤:

步骤1:分别搭建SINS、DVL、MCP的误差模型;

步骤2:建立无迹卡尔曼滤波(UKF)的状态方程和观测方程:

根据惯性传感器的误差模型,定义光纤惯导的状态变量为DVL的状态变量为XDVL=[δVd,δΔ,δc],取磁罗盘的航向角误差δψMCP为系统的状态变量,即XMCP=δψMCP

SINS/DVL/GPS/MCP组合导航系统的状态方程为:

其中,X=[XINS,XDVL,XMCP]T表示系统的状态变量,和G分别表示状态过渡矩阵和噪声输入矩阵;

测量方程表示为:Z=HX+V

其中,

测量信息为:

其中,LINSINS,hINS分别表示惯导测量的经度、纬度和高度;

LGPSGPS,hGPS分别表示GPS测得的经度、纬度和高度;

Ve,INS,Vn,INS,Vu,INS分别表示惯导测量的东向、北向和天向速度值;

Ve,DVL,Vn,DVL,Vu,DVL分别表示多普勒计程仪测得的东向、北向和天向速度值;

分别表示惯导系统和磁罗盘测得的航向角度。

3.根据权利要求1所述的基于小型UUV平台的多传感器信息融合方法,其特征在于,所述第二阶段具体包含以下步骤:

步骤S1:选取合理的自适应因子ak,ak按下式构造:

其中,残差P为协方差矩阵。

步骤S2:状态噪声自适应处理:若观测方程为线性的,假设在加性噪声的干扰下,在滤波的过程中,状态的协方差表示为:

在观测方程中产生的新息可以表示为:

在最优估计状况下,dk为期望值0的高斯白噪声,对两边取方差得:

根据上式引入缩放因子为:

a可以粗略表示和之间的比率,故系统模型的状态噪声协方差可以用以下公式表示:

缩放因子a可以是大于或小于1的数,它可以自适应的调整Qk,只有当和稳定不变时,a才会是固定值1。

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