[发明专利]一种减小深海探测型AUV导航定位误差的方法

说明书

本发明提出一种减小深海探测型AUV导航定位误差的方法，包括了正向解算和逆向解算两种解算过程，在水下时，采用SINS/DVL组合导航方式，并对航行过程中采集的数据实时正向解算，用卡尔曼滤波得出的导航参数校正SINS后，得到正向解算后AUV水下直线航行过程中的轨迹；出水后，AUV接收卫星导航数据，对AUV出水后航行的数据进行实时正向解算，采用SINS/DVL与SINS/DVL/GPS两种导航方式并对航行过程中采集的数据独立进行卡尔曼滤波，航行结束后对整个航行过程的数据逆向解算，利用实时正向解算过程保存的结果，进行逆向解算，根据滤波得出的导航参数校正后得到逆向解算后AUV水下直线航行过程中的轨迹；结合正向解算和逆向解算后的AUV轨迹，得到AUV的在水下航行过程的轨迹，从而提高AUV的定位性能。

技术领域

本发明涉及AUV导航数据的后处理技术，特别是涉及一种基于逆向导航解算，减小深海探测型AUV导航定位误差的AUV导航数据后处理方法。

背景技术

在对海底地形地貌的绘制和勘探作业中，AUV是其重要的运载平台，独立的AUV个体可以在无人控制的状态下全天候、多航时的自主完成水下任务。但其突出缺点是易受到自身能力和携带能源的限制，当面对一些特定任务，如探测范围大等其他实际情况，任务完成的可靠性和有效性则很难保证。

多AUV协同导航系统将高精度的领航AUV与低精度的跟随AUV组合起来形成编队，实现独立的AUV难以或无法完成的复杂任务，提升了作业范围。领航AUV与跟随AUV间存在主从式协同，领航AUV间也构成一个协同系统。领航AUV在水下直线航行，领航AUV间的误差协同通过加减速实现，从而使队形稳定。跟随AUV通过水声通信接收领航AUV的航行状态数据与领航AUV间的相对位置关系，并根据定位算法，实时更新自身状态数据。因此领航AUV的定位精度将影响到整个多AUV协同导航系统的定位精度。在对海底地形地貌的绘制和勘探作业中，虽然领航AUV中配有高精度导航设备与水声通信设备，但在没有外部数据对其进行校正的情况下，其自身定位误差仍会不断累积，同时累积的定位误差直接影响AUV队形的整体协调性和稳定性，进而影响海图的绘制结果。海图的定位精度不高对二次作业的效果产生极大影响，海底勘测也就失去了其勘测的意义。

申请人在研究过程中发现，领航AUV在执行水下任务后出水后，可以引入外部卫星导航数据，通过这个外部数据校正水下直线航行过程中的累积定位误差，来提高领航AUV的定位精度。但领航AUV出水后接收到卫星数据含有噪声干扰，此时如果直接利用出水后的卫星数据对领航AUV进行位置校正，这同样会给领航AUV的定位精度带来影响。

发明内容

为提高深海探测型AUV定位精度，尤其是领航AUV的定位精度，本发明提出了一种减小深海探测型AUV导航定位误差的方法，解决卫星导航数据中的噪声干扰问题及在作业中捷联惯导短期高精度、长期误差发散问题，提高AUV水下航行过程所采集数据的定位精度。

本发明的技术方案为：

所述一种减小深海探测型AUV导航定位误差的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：AUV入水并在水下航行时，采用捷联惯导与多普勒组合导航方式，对航行过程中采集的数据实时正向解算，用卡尔曼滤波估计出的导航参数校正捷联惯导后，得到正向解算的AUV水下航行轨迹；

步骤2：AUV出水并在水面航行时，AUV接收卫星导航数据，采用捷联惯导与多普勒组合导航，以及捷联惯导、多普勒和卫星导航组合导航两种方式独立运行，采用两种方式独立对航行过程中采集的数据实时正向解算，用卡尔曼滤波估计出的导航参数校正捷联惯导后，得到正向解算的AUV水面航行轨迹，并与步骤1得到的正向解算的AUV水下航行轨迹组合得到正向解算的AUV航行轨迹；