[发明专利]基于粒子群优化与重力梯度灯塔的潜器导航方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于粒子群优化与重力梯度灯塔的潜器导航方法及系统。该方法包括利用惯性导航系统获取水下潜器的当前位置；根据当前位置确定搜索范围；利用重力梯度仪获取在搜索范围内的随机位置的重力梯度数据以及在重力梯度背景图上与随机位置对应的重力梯度数据；对随机位置的重力梯度数据以及在重力梯度背景图上与随机位置对应的重力梯度数据进行粒子群优化，得到优化后的随机位置的重力梯度数据；利用优化后的随机位置的重力梯度数据修正重力梯度仪；并利用修正后的重力梯度仪获取水下潜艇在当前位置的重力梯度数据；利用当前位置的重力梯度数据修正惯性导航系统；利用修正后的惯性导航系统进行导航。本发明提高了水下潜器导航的精度。

技术领域

本发明涉及水下潜器重力导航领域，特别是涉及一种基于粒子群优化与重力梯度灯塔的潜器导航方法及系统。

背景技术

水下潜器由于需要进行长航时、长航距的隐蔽工作，因此对其在海洋深处能否实现实时高精度定位提出较高要求，目前人们研究设计了多种辅助导航方法，包括有源信号导航和无源信号导航。随着探索领域的加大，人们越来越趋向二者的结合，其中，无源信号导航中的重力匹配技术引入水下重力灯塔概念，可有效实现对海洋重力梯度场的匹配效果提升，避免出现在不适配区域进行重力梯度匹配惯导后出现较大误差的情况。

而现有的技术中由于海洋重力梯度场的匹配的算法会受格网点分辨率的约束，其相应的匹配效果还有待提高，进而造成水下潜器导航的精度还不够高。因此亟需一种新的匹配方法进一步提高水下潜器导航的精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于粒子群优化与重力梯度灯塔的潜器导航方法及系统，提高水下潜器导航的精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于粒子群优化与重力梯度灯塔的潜器导航方法，包括：

利用惯性导航系统获取水下潜器的当前位置；

根据所述当前位置确定搜索范围；

利用所述重力梯度仪获取在所述搜索范围内的随机位置的重力梯度数据以及在重力梯度背景图上与所述随机位置对应的重力梯度数据；所述重力梯度数据为六维数据；

对所述随机位置的重力梯度数据以及在重力梯度背景图上与所述随机位置对应的重力梯度数据进行粒子群优化，得到优化后的随机位置的重力梯度数据；

利用优化后的随机位置的重力梯度数据修正所述重力梯度仪；并利用修正后的重力梯度仪获取所述水下潜艇在当前位置的重力梯度数据；

利用所述当前位置的重力梯度数据修正所述惯性导航系统；

利用修正后的惯性导航系统进行导航。

可选的，所述利用惯性导航系统获取水下潜器的当前位置，具体包括：

利用所述惯性导航系统获取水下潜器的角增量和速度增量；

根据所述角增量和速度增量确定当前航距和当前航向；

根据所述当前航距和当前航向确定当前位置。

可选的，所述利用所述重力梯度仪获取在所述搜索范围内的随机位置的重力梯度数据以及在重力梯度背景图上与所述随机位置对应的重力梯度数据，之后还包括：

对随机位置的重力梯度数据进行归一化处理。

可选的，所述对所述随机位置的重力梯度数据以及在重力梯度背景图上与所述随机位置对应的重力梯度数据进行粒子群优化，得到优化后的随机位置的重力梯度数据，具体包括：

利用公式确定所述随机位置的重力梯度数据以及在重力梯度背景图上与所述随机位置对应的重力梯度数据的相似程度；