[发明专利]面向AUV入坞的INS/USBL组合导航定位方法

说明书

本发明涉及面向AUV入坞的INS/USBL组合导航定位方法，包括以下步骤：将USBL收发器和INS置于AUV载体中，将应答器置于入坞口处；通过在距入坞口一定距离处设置两个定点，使AUV在这两点进行悬停，悬停点经纬度由INS获取，AUV与应答器基阵距离值由USBL获取；根据AUV位置和AUV收发器与应答器间距离得到入坞口的位置；根据出入坞口的位置规划路径，实现AUV对入坞口的导航定位。本发明采用的面向AUV入坞的INS/USBL组合导航定位方法，可实现AUV对入坞口的精确定位和实时的入坞路径规划，其成本低，工程应用性强，可为自治水下机器人进行自主入坞和水下对接提供技术保证。

技术领域

本发明涉及一种面向AUV入坞的INS/USBL组合导航定位方法，具体地说是通过INS获取的AUV当前位置信息和USBL获取的AUV当前位置与入坞口应答器距离信息进行整合，得出入坞口的精确位置，并进行路径规划；主控计算机通过采用AUV精确路径跟随控制方法，使AUV可以准确的沿着规划的入坞路径航行，以实现AUV的自主入坞。

背景技术

自主入坞技术要求AUV在距入坞口较近距离时具有对入坞口实时准确的定位能力。但入坞口在水下非固定放置时，易受水流影响，其位置会出现移动，其精确的位置信息是未知的。鉴于此，需采用一种精确的导航定位方法，以获取入坞口的精确值，从而进行AUV的入坞导航。目前的导航系统并没有完整的工程可应用型产品，均需多个设备配套使用，使得系统较复杂，成本高，集成度低，且原理复杂，通用性较差，不利于市场的推广。

发明内容

为了克服AUV自主入坞时导航定位精度的不高和商业性产品难以应用到AUV导航工程上的问题，本发明提供了一种以AUV自主入坞为目的的INS/USBL组合导航定位方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

将USBL收发器和INS置于AUV载体中，将应答器置于入坞口处；通过在距入坞口一定距离处设置两个定点，使AUV在这两点进行悬停，悬停点经纬度由INS获取，AUV与应答器基阵距离值由USBL获取；根据AUV位置和AUV收发器与应答器间距离得到入坞口的位置；根据出入坞口的位置规划路径，实现AUV对入坞口的导航定位。本发明采用的面向AUV入坞的INS/USBL组合导航定位方法，可实现AUV对入坞口的精确定位和实时的入坞路径规划，其成本低，工程应用性强，可为自治水下机器人进行自主入坞和水下对接提供技术保证。

面向AUV入坞的INS/USBL组合导航定位方法，包括以下步骤：

将USBL收发器和INS置于AUV载体中，将应答器置于入坞口处；

通过在距入坞口设定距离内设置两个定点，使AUV在这两点进行悬停，悬停点经纬度由INS获取，AUV与应答器的距离由USBL获取；

根据AUV悬停点位置、AUV与应答器的距离得到入坞口的位置；

根据入坞口的位置规划路径，实现AUV对入坞口的导航定位。

所述USBL收发器置于AUV艏部段；应答器为两个，分别设于入坞口两侧；INS置于AUV载体重心处，使其获取的数据为AUV载体重心的经纬度。

所述设定距离为航行体悬停位置与应答器距离大于50m且小于200m。

所述根据出入坞口的位置规划路径，实现AUV对入坞口的导航定位包括以下步骤：

首先将INS采集的AUV当前经纬度数据转化为USBL收发器当前位置P和P’，而后与USBL收发器采集的距离数据进行整合，解算出入坞目标点位置：

1)首先计算出应答器A的经纬度(X₁，Y₁)：