[发明专利]一种GNSS辅助的DVL误差标定方法

说明书

本发明公开了一种GNSS辅助的DVL误差标定方法，具体包括以下步骤：采集实验数据，包括SINS/GNSS组合导航系统输出的和载体姿态角，以及DVL输出的并利用载体姿态将转换至载体坐标系b下，得选取安装偏角误差和刻度因子误差ζ为状态量，建立Kalman滤波状态方程并离散化；利用k‑1时刻反馈修正得到的安装偏角转换矩阵将k时刻的转换至载体坐标系b下，得将k时刻的与的差值作为Kalman滤波的观测量，建立k时刻Kalman滤波量测方程；进行Kalman滤波；利用安装偏角误差估计反馈修正安装偏角转换矩阵并置零安装偏角误差估计；重复后4步，直至安装偏角转换矩阵和刻度因子误差都收敛到各自准确的量。本发明能够非常精确、快速、方便地标定出DVL任意大小的安装偏角以及刻度因子误差。

技术领域

本发明涉及一种GNSS辅助的DVL误差标定方法，属于导航技术领域，特别适用于SINS/DVL组合导航领域。

背景技术

多普勒测速仪(DVL)是一种基于多普勒效应实现载体速度高精度测量的仪器，常与捷联惯性导航系统(SINS)组合构成SINS/DVL组合导航系统。DVL与SINS之间的安装偏角和DVL测速刻度因子误差是影响SINS/DVL组合导航系统定位精度的主要因素，在组合导航之前需要对DVL误差进行标定。

在全球导航卫星系统(GNSS)有效条件下，常采用GNSS与惯导进行组合导航，并利用组合导航之后的姿态、速度和位置进行DVL误差标定。目前，基于Kalman滤波的标定方法，其模型多假设安装偏角为小角度，且其量测方程多进行了一阶近似，则导致标定结果并不是很准确。

发明内容

为了准确、快速、方便地标定出DVL任意大小的安装偏角以及刻度因子误差，本发明提出了一种GNSS辅助的DVL误差标定方法。

本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种GNSS辅助的DVL误差标定方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：采集实验数据，包括SINS/GNSS组合导航系统输出的载体速度向量在导航坐标系n下的投影和载体姿态角，以及DVL输出的载体速度向量在DVL设备坐标系d下的投影并利用载体姿态将SINS/GNSS组合导航系统输出的载体速度向量在导航坐标系n下的投影转换至载体坐标系b下，得SINS/GNSS组合导航系统输出的载体速度向量在载体坐标系b下的投影

步骤S2：选取安装偏角误差和刻度因子误差ζ为状态量，建立系统Kalman滤波状态方程并离散化；

步骤S3：利用k-1时刻反馈修正得到的安装偏角转换矩阵将k时刻DVL输出的载体速度向量在DVL设备坐标系d下的投影转换至载体坐标系b下，得DVL输出的载体速度向量在载体坐标系b下的投影

步骤S4：将k时刻的与的差值作为Kalman滤波的观测量，建立k时刻Kalman滤波量测方程；

步骤S5：进行Kalman滤波，输出安装偏角误差估计和刻度因子误差估计；

步骤S6：利用安装偏角误差估计反馈修正安装偏角转换矩阵并置零安装偏角误差估计；

步骤S7：重复步骤S3～S6，直至安装偏角转换矩阵和刻度因子误差都收敛到各自准确的量。

进一步，所述步骤S1具体包括以下过程：

S1.1采集实验数据，包括SINS/GNSS组合导航系统输出的载体速度向量在导航坐标系n下的投影和载体姿态角，以及DVL输出的载体速度向量在DVL设备坐标系d下的投影

S1.2利用载体姿态将SINS/GNSS组合导航系统输出的载体速度向量在导航坐标系n下的投影转换至载体坐标系b下，得SINS/GNSS组合导航系统输出的载体速度向量在载体坐标系b下的投影