[发明专利]一种基于组合导航的DVL误差参数在线标定方法

说明书

一种基于组合导航的DVL误差参数在线标定方法，涉及导航系统技术领域，针对现有技术中标定方法需要离线解算导致不能实时标定的问题，本申请可以在水下运载体正常运行过程中较为精确地标定DVL的标度因数和安装角度误差，同时可以补偿该误差为运载体提供较高精度的导航位置信息，可以广泛应用于具有DVL标定需求的水下运载体上。与其它标定方法相比，本申请具备以下4个优点。(1)无需固定航行轨迹，对水下运载体的控制要求低；(2)无需复杂的标定步骤，在水下运载体正常行驶过程中即可进行标定工作；(3)实时标定，无需离线解算，且标定时间极大缩短；(4)标定与导航同时进行，误差参数实时反馈组合导航系统，进而获得更高精度位置信息。

技术领域

本发明涉及导航系统技术领域，具体为一种基于组合导航的DVL误差参数在线标定方法。

背景技术

随着科学技术和社会文明的飞速发展，人类对海洋资源开发与利用的需求日益高涨。作为开发利用海洋资源、勘探监测海洋环境、保障执行海洋军事任务的关键技术，高精度水下导航与定位技术已经成为各国研究的热点。

目前在水下导航领域主要依靠基于加速度计和陀螺的惯性导航(INS)，基于声学的多普勒测速仪(DVL)，基于声学信标的长基线导航(LBL)和超短基线导航(USBL)等方式。惯性导航具有隐蔽性强、输出频率高、不受外界干扰等优点，但导航精度会随时间降低，需要定期修正；基于声学信标的长基线和超短基线导航不会随着时间漂移，但输出频率较低且精度较差。而采用罗经、DVL、LBL和深度计相结合的组合导航方式，能够结合各导航方式的优点，为运载体提供输出频率高、导航结果不漂移的高精.度定位信息。

水下组合导航由于结合了多种传感器设备，则必然存在各传感器量测数据如何有效融合的问题。其中，DVL在装配过程中，受限于载体结构与加工精度，其量测坐标系无法与运载体坐标系完全重合，需要标定并补偿安装偏角和测速标度因数等误差。

目前对于DVL的传统标定方法主要采用直线或圆形等固定航行轨迹，并以GPS量测的速度信息作为参考，在航行结束之后进行安装偏角和标度因数的解算。该方法对航行轨迹有较高要求，增加了运载体的控制难度。最近提出的无模型多普勒计程仪DVL误差标定方法无需固定航行轨迹，但需要庞大的数据样本对预测器参数进行训练。以上方法标定所需的时间较长，操作步骤繁琐，且均为离线解算，在水下导航应用中仍然存在很大局限性。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中标定方法需要离线解算导致不能实时标定的问题，提出一种基于组合导航的DVL误差参数在线标定方法。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种基于组合导航的DVL误差参数在线标定方法，包括以下步骤：

步骤一：基于罗经的姿态角量测信息以及DVL的速度量测信息进行运载体航位推算，所述运载体航位推算包括坐标变换和位置解算；

步骤二：以X＝[δk″ θ′_dz δL δλ δh]^T作为状态变量、以LBL的位置量测信息和深度计的深度量测信息为观测值进行滤波，

其中，

δk″为DVL的标度因数误差的变体，θ′_dz为DVL的z轴安装角度误差的变体，δL、δλ、δh分别为运载体的纬度误差、运载体的经度误差和运载体的高度误差，δk为DVL的标度因数误差，θ_dz为DVL的z轴安装角度误差；

步骤三：利用滤波结果矫正航位推算，进而得到运载体的精确定位以及DVL误差参数。

进一步的，所述滤波为卡尔曼滤波。

进一步的，所述步骤一的具体步骤为；