[发明专利]组合导航的洋流速度估计方法、装置和一种处理器

说明书

本发明涉及一种组合导航的洋流速度估计方法、装置和一种处理器，所述一种组合导航的洋流速度估计方法，包括：建立最优化函数；所述最优化函数的参数包括：洋流速度；求解所述最优化函数，以估计出洋流速度。本发明所述的一种组合导航的洋流速度估计方法对于AUV工作在直线巡航状态下，也可完成对洋流速度的估计，且实时性高，本发明所述的洋流速度估计方法有利于提高导航精度，对于AUV在大深度海洋环境下的精准导航具有一定的实用价值。

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，具体涉及一种组合导航的洋流速度估计方法、装置和一种处理器。

背景技术

目前AUV水下导航多采用SINS/DVL组合导航形式，该模式下DVL有两种工作模式：探底模式(Bottom Tracking)和探水模式(Water Profiling),但是一般DVL的探底深度在百米量级，目前的SINS/DVL导航系统中DVL的输出速度为相对速度，未能补偿洋流速度，造成大深度海洋环境中AUV导航精度非常低，有效估计出洋流并补偿，是提高AUV深海导航精度的关键。目前对于在深海环境下的估计洋流速度的方法主要有两种：第一种是将气象预报数据中的海流速度融合到SINS/DVL组合导航系统中，第二种是采用高精度惯导，将洋流速度建模在SINS/DVL组合导航系统中。

第一种估计洋流速度的方法一般需要从第三方机构购买，价格比较贵，一般在几万到几十万不等，并且数据存在较大延迟，一般延时在数小时到数天不等，这对于AUV的实时导航是不能接受的，数据精度差，一般分辨率在km量级，造成AUV的导航精度比较差；第二种估计洋流速度的方法理论上是可行的，但是经过实际水下导航验证的几乎没有，并且该方法需要考虑导航系统的可观性，一般在转弯状态或者加减速状态下才能有效估计出洋流速度，但是AUV一般工作在直线巡航状态下，所以不具备普适性。现亟需提出一种可以在AUV直线巡航模式下估计出海流速度的方法，且要保证该方法具有较好的导航精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种组合导航的洋流速度估计方法、装置和一种处理器。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种组合导航的洋流速度估计方法，所述组合导航为SINS/DVL/GPS组合导航，包括：

建立最优化函数；所述最优化函数的参数包括：洋流速度；

求解所述最优化函数，以估计出洋流速度。

可选的，所述建立最优化函数，包括：

假设在i时刻，AUV在载体坐标系下的洋流速度为DVL探水模式下得到的DVL速度为DVL数据更新时间为SINS姿态角表示为(θ_p,θ_r,θ_y)，(θ_p,θ_r,θ_y)分别表示俯仰角，滚转角和偏航角；

DVL坐标系和AUV坐标系重合，不存在转换关系，从运动学方面考虑，AUV在载体坐标系下的绝对速度满足以下公式：

将上式等号左右两边分别乘以并转换到导航坐标系，则有如下公式：

其中，ENU代表东北天坐标系，AUV在东北天坐标系下解算出的位置和洋流速度呈线性关系，

时间T内，将GPS数据中的经纬度转换到东北天坐标系下的位置，表示为：

其中，i为i时刻，i时刻GPS的位置增量计算公式为：

最优化函数为：