[发明专利]一种基于惯性导航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惯性导航与重力梯度灯塔的潜器导航方法及系统。该方法包括：根据惯性导航系统输出结果确定当前时刻水下潜器的初步位置信息；根据初步位置信息和重力灯塔的参数，确定重力梯度背景场的搜索区域；获取搜索区域内每个格网点的重力梯度值信息；获取水下潜器的实测重力梯度值；采用归一化积相关函数计算实测重力梯度值与每个格网点的重力梯度值信息之间的相似度；根据搜索区域内相似度的总体标准差确定相似度阈值；筛选相似度值大于相似度阈值的多个格网点，得到备选格网点集合；将备选格网点集合中与下一时刻水下潜器的位置坐标平面距离最近的格网点的位置确定为当前时刻水下潜器的最终位置。本发明可以提高潜器导航的准确度。

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惯性导航与重力梯度灯塔的潜器导航方法及系统。

背景技术

目前关于水下潜器的重力导航包括以下方式：

水下重力梯度匹配辅助导航：通过测高卫星数据获取重力梯度数据从而生成全球海洋重力梯度图，预先装入水下潜器导航终端。通过艇载重力梯度仪实时测量航迹上的对应重力梯度值，根据惯性导航系统提供的位置信息，搜索附近范围内的重力梯度值并与舰载重力梯度仪实时测量值进行匹配，寻找相似度最高的重力梯度值对应坐标点信息，进而更新潜艇自身坐标，用以校正惯导系统。

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

惯性导航系统：根据加速度计和陀螺仪可以提供平面导航，但是系统误差随时间积累而不断累积，导致导航准确度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于惯性导航与重力梯度灯塔的潜器导航方法及系统，以提高水下潜器重力导航的准确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于惯性导航与重力梯度灯塔的潜器导航方法，包括：

根据惯性导航系统的输出结果确定当前时刻水下潜器的初步位置信息；

根据所述初步位置信息和所述重力灯塔的参数，确定重力梯度背景场的搜索区域；

获取所述搜索区域内每个格网点的重力梯度值信息；

获取所述水下潜器的实测重力梯度值；

采用归一化积相关函数计算所述实测重力梯度值与每个格网点的重力梯度值信息之间的相似度；

根据所述搜索区域内相似度的总体标准差确定相似度阈值；

筛选相似度值大于所述相似度阈值的多个格网点，得到备选格网点集合；

根据所述惯性导航系统预测下一时刻所述水下潜器的位置坐标；

将所述备选格网点集合中与所述下一时刻所述水下潜器的位置坐标平面距离最近的格网点的位置确定为当前时刻所述水下潜器的最终位置。

可选的，所述根据所述初步位置信息和所述重力灯塔的参数，确定重力梯度背景场的搜索区域，具体包括：

获取所述重力灯塔的形态参数；所述形态参数包括重力灯塔外切椭圆的长轴长度、短轴长度和形态走向角度；

获取所述惯性导航系统中惯导的漂移率；

根据所述惯导的漂移率，利用公式PC＝t×ε计算所述惯导的位置偏差PC；其中，t表示惯导上一次校准后到此刻的航行时间，ε表示惯导的漂移率；