[发明专利]一种基于惯性/多普勒计程仪加阻尼状态的组合导航方法

说明书

本发明提供一种基于惯性/多普勒计程仪加阻尼状态的组合导航方法，包括：获取算法调试所需数据源作为训练样本；对训练样本进行各航行状态下的速度，加速度，角速度，角加速度的特征分析，获取系统的航行状态判据；通过训练样本，对多普勒计程仪组合导航滤波进行精确建模；通过训练样本，对阻尼导航网络参数进行最优设计；根据载体航行状态判据获得运载体的运动状态，对输出的速度信息进行切换，最终获得综合系统的优化速度，分别对组合导航和阻尼导航的速度输出进行频谱分析，实现对低频速度误差的抑制。该方法具有良好的实际工程应用价值，旨在解决传统的组合导航速度收敛慢、速度误差大，进而导致定位误差大的问题。

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，特别涉及一种基于惯性/多普勒计程仪加阻尼状态的组合导航方法。

背景技术

21世纪以来，随着人类在利用海洋和开发海洋上的投入不断增大，自主式水下航行器(AUV)引起了越来越多的关注，无论在战场监视、隐蔽打击等军用领域还是在海水检测、海洋地质勘探等民用领域都得到快速发展。导航是指人或物通过获知本体状态，完成从初始位置到达目标位置的自主运动过程。目前，实现高精度的自主导航仍是需不断完善的技术。

惯性导航是依据牛顿惯性原理发展起来的导航方法。利用惯性元件(陀螺、加速度计)来测量运载体本身的角速度、加速度，经过数字滤波、积分等运算得到姿态、速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。由于组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是目前一种优秀的自主式导航系统。

然而，由于纯惯性导航系统误差是振荡且随时间积累的，尤其是对于工作时间较长且加速度不大的载体来说，需要引入外部信息对系统误差进行抑制。在水下环境一般使用多普勒计程仪用以提供外部速度，与惯性导航系统组成惯性/多普勒计程仪组合导航系统。通过一些特定的信息融合的方式，使组合系统的信息输出更加可靠。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种基于惯性/多普勒计程仪加阻尼状态的组合导航方法，该方法具有良好的实际工程应用价值，旨在解决传统的组合导航速度收敛慢、速度误差大，进而导致定位误差大的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种基于惯性/多普勒计程仪加阻尼状态的组合导航方法，包括以下步骤：

步骤一，获取算法调试所需数据源作为训练样本；

步骤二，对训练样本进行各航行状态下的速度，加速度，角速度，角加速度的特征分析，获取系统的航行状态判据；

步骤三，对多普勒计程仪的速度输出进行故障检测，判断当前多普勒计程仪的速度输出是否可用；

步骤四，通过训练样本，对多普勒计程仪组合导航滤波进行精确建模；

步骤五，通过训练样本，对阻尼导航网络参数进行最优设计；

步骤六，根据载体航行状态判据获得运载体的运动状态，对步骤四和步骤五中输出的速度信息进行切换，最终获得综合系统的优化速度，从而提高整个组合导航系统的载体测速适应性；

步骤七，分别对组合导航和阻尼导航的速度输出进行频谱分析，并进行高通数字滤波器设计，实现对低频速度误差的抑制。

进一步地，所述的步骤一中：获取的数据源要求航行载体具备如下的航程：

具备匀速直线的航程；

具备变速运动的航程；

具备大机动的航程；

具备下潜及上浮的航程；

并统计各航程下加速度、角速度、角加速度的变化特征。