[发明专利]一种基于格网水流速度辅助的惯性/多普勒中水层导航方法

说明书

一种基于格网水流速度辅助的惯性/多普勒中水层导航方法，包括：初始化载体姿态、速度、位置信息并对航行区域进行交错格网划分；获取到有效多普勒测速仪对水观测(DVL‑WT)时，根据当前载体解算位置与DVL‑WT各水层量测深度判断各DVL‑WT量测对应的格网区域；判断各DVL‑WT量测对应格网区域水速是否已被估计，若已估计，利用该层对水测速结果进行量测更新，并利用组合后高精度结果及当前各DVL‑WT量测进行相应格网水速估计；在DVL‑WT量测之间，进行惯性捷联解算，更新姿态速度位置微分方程，持续获得载体姿态速度位置信息；重复步骤上述过程直至组合过程结束。本发明能够充分利用中水层DVL‑WT信息，提升了中水层区域SINS/DVL导航定位精度。

技术领域

本发明属于组合导航系统技术，特别适用于水下组合导航领域，具体涉及一种基于格网水流速度辅助的惯性/多普勒中水层导航方法。

背景技术

为利用丰富的海洋资源，海洋探索成为人类发展的必修课题。海洋探索依托水下航行器，其导航定位能力是保证任务有效性的前提与基础。在众多水下导航系统中， SINS(即：捷联惯性导航系统)/DVL(即：多普勒测速仪)组合导航系统以其自主性、高精度、部署简单等特点成为了水下组合导航系统核心模块。但现有SINS/DVL组合导航系统要求DVL持续工作在底跟踪(DVL-BT)模式，其在中水层区域的导航解决方案有待探索研究。

在较深海域，SINS/DVL系统在水下航行器下潜、上浮过程中均会经历GNSS及 DVL-BT均无效的中水层区域，在此区域DVL只能得到对水测速(DVL-WT)观测数据。为了提高在中水层区域的导航精度，亟需提出一种基于水流速度辅助SINS/DVL的中水层导航方法。

发明内容

为了提高载体在中水层的导航精度，本发明提出了一种基于格网水流速度辅助的惯性/多普勒中水层导航方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于格网水流速度辅助的惯性/多普勒中水层导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基于组合导航系统为SINS/GNSS或者SINS/DVL-BT系统，并初始化载体姿态、速度、位置信息；对航行区域进行交错格网划分；

S2：获取到有效DVL-WT量测时，根据当前载体解算位置与DVL-WT各水层量测深度判断各DVL-WT量测对应的格网区域；

S3:判断各DVL-WT量测对应格网区域水速是否已被估计，若已估计，利用该层对水测速结果进行量测更新；若未被估计，不进行量测更新，同时，利用组合后结果及当前各DVL-WT量测，进行相应格网水速估计；

S4：在DVL-WT量测之间，进行惯性捷联解算，更新姿态速度位置微分方程，持续获得载体姿态速度位置信息；

S5：重复步骤S2到S4直至组合过程结束。

作为本发明进一步改进，所述步骤S1具体包括以下过程：

当载体起始于水面时，以SINS/GNSS组合结果作为载体初始状态信息；当载体起始于 DVL-BT有效水域时，初以SINS/DVL-BT组合结果作为载体初始状态信息；

对即将航行的水域进行交错格网划分，根据DVL设备对水测速分层特性，将水域从深度0m处从上至下以b_h作为层高进行分层。在一层内，以东向b_E、北向b_N结合层高b_h进行长方体划分，形成连续扩展格网拼接，在不同层之间，下一层相较于上一层，格网交错点向东向移动a_E、北向移动a_N，以此类推，形成交错格网水域划分。

作为本发明进一步改进，所述步骤S2具体包括以下过程：