[发明专利]一种多维重力梯度灯塔匹配区筛选的潜器定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种多维重力梯度灯塔匹配区筛选的潜器定位方法及系统，方法包括：首先判断水下潜器惯导系统位置偏差是否小于限差；如果小于限差，则确定筛选重力梯度灯塔匹配区的条件为：重力梯度灯塔长宽比、重力梯度灯塔内部极值数量、水下潜器与重力梯度灯塔的距离和重力梯度灯塔面积；如果大于限差，则确定筛选重力梯度灯塔匹配区的条件为：水下潜器与重力梯度灯塔的距离和重力梯度灯塔面积；基于所述条件对重力梯度灯塔进行筛选，获得重力梯度灯塔匹配区；最后根据重力梯度灯塔匹配区确定水下潜器坐标。本发明提高了重力梯度灯塔匹配区筛选结果的准确性，减少了误匹配情况，进而提高了水下潜器定位的准确性。

技术领域

本发明涉及水下潜器定位技术领域，特别是涉及一种多维重力梯度灯塔匹配区筛选的潜器定位方法及系统。

背景技术

水下重力匹配辅助导航：通过测高卫星数据获取全球海洋重力异常图，预先装入潜艇导航终端。通过艇载重力仪实时测量航迹上的重力异常值，将一段时间的航迹重力异常测量结果与预装海洋重力异常图进行匹配，从而获得潜艇自身坐标，用以校正惯导系统。

水下重力梯度灯塔导航方法：从全球海洋重力异常图中筛选出特征明显的数据，构建重力梯度灯塔数据库。通过艇载重力仪测量结果与重力梯度灯塔进行相关分析，从而获取水下潜器的自身坐标并校正惯导系统。

在水下潜器重力梯度灯塔辅助导航中，一方面需要预先获得的重力梯度灯塔数据库(先验重力梯度灯塔)作为导航基准；一方面需要水下潜器在重力梯度灯塔上方实时观测到的面状重力异常数据(观测重力梯度灯塔)，提取其特征分布，与先验重力梯度灯塔进行匹配从而获取自身位置。传统筛选重力梯度灯塔匹配区的方法不够准确，容易出现误匹配情况，因此如何快速搜索、筛选出适合的重力梯度灯塔匹配区是目前的重中之重。

发明内容

本发明的目的是提供一种多维重力梯度灯塔匹配区筛选的潜器定位方法及系统，以提高水下潜器定位的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了一种多维重力梯度灯塔匹配区筛选的潜器定位方法，所述方法包括：

S1：判断水下潜器惯导系统位置偏差是否小于限差；如果水下潜器惯导系统位置偏差小于限差时，则确定筛选重力梯度灯塔匹配区的条件为：重力梯度灯塔长宽比、重力梯度灯塔内部极值数量、水下潜器与重力梯度灯塔的距离和重力梯度灯塔面积；如果水下潜器惯导系统位置偏差大于限差时，则确定筛选重力梯度灯塔匹配区的条件为：水下潜器与重力梯度灯塔的距离和重力梯度灯塔面积；

S2：基于所述条件对重力梯度灯塔进行筛选，获得重力梯度灯塔匹配区；

S3：根据所述重力梯度灯塔匹配区确定水下潜器坐标。

可选地，所述基于所述条件对重力梯度灯塔进行筛选，获得重力梯度灯塔匹配区具体包括：

S21：根据公式计算重力梯度灯塔匹配度；

其中，η表示重力梯度灯塔匹配度，m表示重力梯度灯塔长宽比，n表示重力梯度灯塔内部极值数量，s表示重力梯度灯塔面积，d表示水下潜器与重力梯度灯塔的距离，pc表示惯导系统位置偏差，σ表示限差；

S22：选择所述重力梯度灯塔匹配度最大的重力梯度灯塔作为重力梯度灯塔匹配区。

可选地，所述重力梯度灯塔长宽比的计算公式为：

其中，m表示重力梯度灯塔长宽比，a表示重力梯度灯塔外切椭圆长轴的长度，b表示重力梯度灯塔外切椭圆短轴的长度。

可选地，水下潜器惯导系统位置偏差的计算公式为：

pc＝t×ε

其中，pc表示惯导系统位置偏差，t表示惯导系统上一次校正之后到当前的航行时间，ε表示惯导系统每小时累积的位置偏差。