[发明专利]组合导航的洋流速度估计方法、装置和一种处理器

权利要求书

1.一种组合导航的洋流速度估计方法，所述组合导航为SINS/DVL/GPS组合导航，其特征在于，包括：

建立最优化函数；所述最优化函数的参数包括：洋流速度；

求解所述最优化函数，以估计出洋流速度；

其中，所述建立最优化函数，包括：

假设在i时刻，AUV在载体坐标系下的洋流速度为DVL探水模式下得到的DVL速度为DVL数据更新时间为SINS姿态角表示为(θ_p,θ_r,θ_y)，(θ_p,θ_r,θ_y)分别表示俯仰角，滚转角和偏航角；

DVL坐标系和AUV坐标系重合，不存在转换关系，从运动学方面考虑，AUV在载体坐标系下的绝对速度满足以下公式：

将上式等号左右两边分别乘以并转换到导航坐标系，则有如下公式：

其中，ENU代表东北天坐标系，AUV在东北天坐标系下解算出的位置和洋流速度呈线性关系，

时间T内，将GPS数据中的经纬度转换到东北天坐标系下的位置，表示为：

其中，i为i时刻，i时刻GPS的位置增量计算公式为：

最优化函数为：

其中，由第i时刻的公式2得到；

其中，假设AUV在水面游动时间为T，并且满足在时间T内AUV保持定航游，在选择进行洋流估计的水面航行路线时需要满意以下两个条件：

条件一：航向满足

其中，α为预设阈值，表示航向的直线度，表示AUV方位角的最大值，表示AUV方位角的最小值；

条件二：GPS信号的精度大于预设精度值，且GPS信号的动态偏差值小于预设偏差值；

其中，当AUV每次上浮到水面停留时间短，以致每次只能采集到一个GPS观测数据时，所述最优化函数为：

其中，为i＝N时，GPS的位置增量，计算公式如下：

上式中的为AUV每次上浮到水面采集到的唯一一个GPS数据。

2.根据权利要求1所述的洋流速度估计方法，其特征在于，所述求解所述最优化函数，包括：采用高斯牛顿方法求解所述最优化函数。

3.一种组合导航的洋流速度估计装置，其特征在于，执行如权利要求1所述的方法，所述装置包括：

建模模块，用于建立最优化函数；所述最优化函数的参数包括：洋流速度；

求解模块，用于求解所述最优化函数，以估计出洋流速度；

其中，所述建立最优化函数，包括：

假设在i时刻，AUV在载体坐标系下的洋流速度为DVL探水模式下得到的DVL速度为DVL数据更新时间为SINS姿态角表示为(θ_p,θ_r,θ_y)，(θ_p,θ_r,θ_y)分别表示俯仰角，滚转角和偏航角；

DVL坐标系和AUV坐标系重合，不存在转换关系，从运动学方面考虑，AUV在载体坐标系下的绝对速度满足以下公式：

将上式等号左右两边分别乘以并转换到导航坐标系，则有如下公式：

其中，ENU代表东北天坐标系，AUV在东北天坐标系下解算出的位置和洋流速度呈线性关系，

时间T内，将GPS数据中的经纬度转换到东北天坐标系下的位置，表示为：

其中，i为i时刻，i时刻GPS的位置增量计算公式为：

最优化函数为：

其中，由第i时刻的公式2得到。

4.一种SINS/DVL/GPS组合导航系统，其特征在于，包括：

如权利要求3所述的一种组合导航的洋流速度估计装置。

5.一种处理器，其特征在于，用于执行权利要求1至2任一项所述的一种组合导航的洋流速度估计方法。