[发明专利]一种基于水下稀疏测线的重力灯塔潜器定位方法及装置

说明书

本发明提出了一种基于水下稀疏测线的重力灯塔潜器定位方法及装置，方法包括：获取潜器沿预设稀疏测线水平运动时测得的重力灯塔的水下观测重力数据；将水下观测重力数据向上延拓，得到重力灯塔的第一水面观测重力数据；利用反距离加权法对第一水面观测重力数据进行插值处理，得到第二水面观测重力数据；根据第一水面观测重力数据和第二水面观测重力数据确定重力灯塔的观测轮廓坐标位置矩阵；根据观测轮廓坐标位置矩阵和惯性导航系统中的先验轮廓坐标位置矩阵，确定位置转换矩阵；根据位置转换矩阵校正惯性导航系统。本发明提供的方法及装置能够在保证惯导系统导航精度的同时，减少灯塔观测数据的采集量，保证了潜器的隐蔽性。

技术领域

本发明涉及导航技术领域，特别是涉及一种基于水下稀疏测线的重力灯塔潜器定位方法及装置。

背景技术

惯性导航系统(简称惯导系统)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，产生的导航信息连续性好而且噪声低，不受外界电磁干扰的影响。惯性导航系统可全天候、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下，具有隐蔽性好、数据更新率高、短期精度和稳定性好的优点。但是惯导有固定的漂移率，这样会造成物体运动的误差，因此需要对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位置参数。水下重力匹配辅助导航技术通过测高卫星数据获取全球海洋重力异常图，从全球海洋重力异常图中筛选出特征明显的数据，构建重力灯塔数据库，预先装入潜艇惯性导航终端作为导航基准，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以校正惯导系统。

观测重力灯塔一般通过潜器在灯塔上方做往复式航迹测得，重力灯塔的观测数据越详实，提取出的特征越精确，匹配结果越准确。但是，灯塔数据的采集量越大，潜器的往复航迹就越密，机动动作就越多，这增大了潜器暴露的风险，降低了潜器的隐蔽性、安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于水下稀疏测线的重力灯塔潜器定位方法及装置，能够在保证惯导系统导航精度的同时，减少灯塔观测数据的采集量，保证了潜器的隐蔽性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于水下稀疏测线的重力灯塔潜器定位方法，包括：

获取潜器沿预设稀疏测线水平运动时测得的重力灯塔的水下观测重力数据；所述潜器上安装有惯性导航系统；

将所述水下观测重力数据向上延拓，得到所述重力灯塔的第一水面观测重力数据；

利用反距离加权法对所述第一水面观测重力数据进行插值处理，得到第二水面观测重力数据；

根据所述第一水面观测重力数据和所述第二水面观测重力数据确定所述重力灯塔的观测轮廓坐标位置矩阵；

根据所述观测轮廓坐标位置矩阵和所述惯性导航系统中的先验轮廓坐标位置矩阵，确定位置转换矩阵；

根据所述位置转换矩阵校正所述惯性导航系统。

可选的，在所述获取潜器沿预设稀疏测线水平运动时测得的重力灯塔的水下观测重力数据之前，还包括：

获取重力灯塔的形态参数；所述重力灯塔的形态参数包括形态走向角以及重力灯塔外切椭圆的长轴和短轴；所述形态走向角为所述重力灯塔外切椭圆的长轴与正北方向的夹角；

以所述重力灯塔外切椭圆的圆心为中心，建立矩形的初始稀疏测区；所述初始稀疏测区的长为所述形态走向角的余弦与所述重力灯塔外切椭圆的长轴的乘积；所述初始稀疏测区的宽为所述形态走向角的余弦与所述重力灯塔外切椭圆的短轴的乘积；

获取所述惯性导航系统的漂移率和校正时间；所述校正时间为上一次校正所述惯性导航系统的时间；

根据当前时刻与所述校正时间的时间差，以及所述漂移率计算所述惯性导航系统的位置偏差；