[发明专利]一种用于水下滑翔器的高精度组合导航定位方法

摘要

本发明公布了一种用于水下滑翔器的高精度组合导航定位方法，惯性测量单元IMU的输出经过粗处理和细处理后得到较高精度的数据，融合基于Runge-Kutta法(RK4)的航位推算得到的数据，再经自适应卡尔曼AKF和无迹卡尔曼UKF二级滤波，滤波后反馈回IMU来校正IMU的累积误差，最终输出较准的位置速度姿态等信息。本发明用于水下滑翔器的自主导航，具有高精度、实时性、稳定性等优点，使得整体导航系统能长航时、高精度、低功耗稳定运行，能迅速准确地得到水下航行器当前位姿信息，同时为其提供航迹和位置参数。

主权项

一种用于水下滑翔器的高精度组合导航定位方法，其特征是以惯性测量单元IMU为导航原件，包括以下步骤：1）将惯性测量单元IMU的输出数据输入无限脉冲响应IIR低通滤波器，去除掉粗大噪声，完成数据的粗处理；2）对粗处理后的数据进行细处理，所述细处理为计算粗处理后得到的数据的高斯分布均值和方差；3）采用基于龙格－库塔法Runge‑Kutta的航位推算DR，推算每个更新周期内滑翔器的位置、速度和姿态；4）设置两级滤波系统，第一级滤波为自适应卡尔曼滤波AKF，第二级滤波是无迹卡尔曼滤波UKF，自适应卡尔曼滤波AKF通过自适应模糊控制调节滤波增益，通过自适应强跟踪的扩展卡尔曼滤波EKF预测均方误差，所述滤波增益与预测均方误差共同调节得到估计均方误差，将所述估计均方误差代入无迹卡尔曼滤波UKF，得到两级滤波系统，两级滤波系统对输入数据进行UKF滤波；5）将步骤2）得到的高斯分布均值和方差，以及步骤3）得到的推算数据融合进行UKF滤波，由UKF估出的误差反馈回惯性测量单元IMU，校正惯性测量单元IMU的累积误差，维持惯性测量单元IMU的精度，输出准确的位置、速度和姿态信息，实现稳定的导航定位。