[发明专利]全域磁罗盘航向误差修正方法及水下自主航行器导航误差修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及水下无人自主航行器导航技术领域，具体涉及一种全域磁罗盘航向误差修正方法及水下自主航行器导航误差修正方法。

背景技术

AUV（Autonomous Underwater Vehicle，自主式水下航行器）是一种可以自主地完成水下探测、攻击、运载、打捞等多种特定作业任务的水下航器，要求其在水下具有长期自主的定位导航和返航能力，并具有隐蔽性。为了保证其顺利解决水下作业，对AUV提出了更高的导航精度要求。水下无人自主航行器导航误差大小直接影响其导航精度，以往以航位推算为导航算法的水下无人自主航行器主要通过单方面更换更高精度的磁罗盘和速度传感器；或者单方面更换复杂的导航滤波算法、改进导航计算模型，或者单方面对磁罗盘航向信息进行滤波来完成导航误差修正。

随着水下无人自主航行器的发展，更换更高精度的姿态及速度传感器的方法难以满足人们对成本控制的要求；更换复杂的导航滤波算法很难有效的提高导航精度，在可靠性及适用性大打折扣；单方面对磁罗盘航向信息进行滤波不能从根本上解决航向信息失真的问题。

因此导航误差修正需要从传感器信息根源着手，形成一套完整的修正方法，同时应考虑修正方法的可靠性、易用性及修正效果，才能最终达到有效提高导航精度的目的。

发明内容

因此，为了克服现有技术中的上述缺陷，从而提供一种全域磁罗盘航向误差修正方法及水下自主航行器导航误差修正方法。

为此，本发明实施例的一种全域磁罗盘航向误差修正方法，包括以下步骤：

获取磁罗盘提供的当前时刻的航向和水下无人自主航行器工作区域位置的磁偏角；

根据所述当前时刻的航向计算获得硬磁场干扰产生的磁罗盘半圆周误差；

根据所述当前时刻的航向计算获得磁罗盘象限误差；

获取软磁场干扰及安装误差产生的磁罗盘圆周误差；

根据所述磁罗盘圆周误差、磁罗盘半圆周误差和磁罗盘象限误差计算获得当前时刻的磁罗盘误差；

将所述当前时刻的磁罗盘误差反馈给磁罗盘提供的当前时刻的航向，结合所述磁偏角对磁罗盘航向进行修正计算，获得修正后的当前时刻的航向。

优选地，获取水下无人自主航行器工作区域位置的磁偏角的步骤包括：

根据全球坐标经纬度及磁偏角变化的规律，以经纬度为预设角度值的S×S方格编制数据单元表，根据方格中央位置上的磁偏角基值、磁偏角在方格内经度方向上及纬度方向上的变化率及磁偏角的月变化率确定数据单元表的内容，根据水下无人自主航行器工作区域的经纬度及日期查数据单元表获取磁偏角，其中S为自然数。

优选地，所述磁罗盘半圆周误差的计算公式为：

其中，为磁罗盘半圆周误差，为磁罗盘提供的当前时刻的航向，和为补偿系数。

优选地，所述磁罗盘象限误差的计算公式为：

其中，为磁罗盘象限误差，为磁罗盘提供的当前时刻的航向，和为补偿系数。

优选地，所述当前时刻的磁罗盘误差的计算公式为：

其中，为当前时刻的磁罗盘误差，为软磁场干扰及安装误差产生的磁罗盘圆周误差，为磁罗盘提供的当前时刻的航向，、、和为补偿系数。

优选地，所述对磁罗盘航向进行修正计算的公式为：

其中，为修正后的当前时刻的航向，为磁罗盘提供的当前时刻的航向，为当前时刻的磁罗盘误差，为磁偏角。

优选地，还包括：

对所述修正后的当前时刻的航向进行滤波平滑，获得滤波平滑后的下一时刻的航向。

优选地，所述滤波平滑的计算公式为：

其中，为滤波平滑后的下一时刻的航向，为修正后的当前时刻的航向，为修正后的下一时刻的航向，和为滤波系数，。

本发明实施例的一种水下自主航行器导航误差修正方法，包括以下步骤：

采用上述的磁罗盘航向误差修正方法，获得航向；

将所述航向引入航位推算，获得经纬度值。

本发明实施例的技术方案，具有如下优点：

1.提高导航误差修正结果的可靠性。在导航算法输入传感器信息之前，先对磁罗盘信息进行磁场补偿、安装误差角修正、磁偏角修正，再对航向信息进行输出平滑滤波处理之后才输出给导航算法；对导航算法的信息来源到信息输出逐步进行修正，保证了导航算法输入的可靠性，从根源上逐步减小导航误差。