專利名稱：一種組合導航洋流速度測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種信息測量方法，具體涉及一種船舶水面航行時水面組合導航系統(tǒng)利用卡爾曼濾波測量洋流方法。
背景技術(shù)：
捷聯(lián)慣導系統(tǒng)SINS具有獨立自主工作的優(yōu)點，但其導航誤差隨時間積累；GPS可以提供精確的位置信息，但其自主性能差且易受干擾；多普勒計程儀DVL可提供船舶的速度信息，但其作用距離有限，受限于DVL自身性能，船舶體積，功耗等方面的限制，大多數(shù)情況下，DVL只能提供對水速度。上述單一導航系統(tǒng)由于自身存在的不足，已無法滿足船舶導航的要求。因此，通常將上述三種系統(tǒng)組合起來使用，便可取長補短，提高導航精度。本方法水面組合導航模式，通過SINS/DVL/GPS的組合，構(gòu)造狀態(tài)方程和觀測方程，利用卡爾曼濾波可以快速而準確的測量出洋流速度大小，解決了 DVL觀測距離的局限性，具有實際意義。船舶水面航行時，針對DVL量程不夠，將DVL設(shè)置為對水速度，為了解決DVL量程不夠帶來的誤差，我們需要對洋流速度進行測量。2007年發(fā)表于“魚雷技術(shù)”，名稱為航速慣導組合導航系統(tǒng)在AUV上的應用 ；2004年發(fā)表于“中國航?！鄙系奈恼隆癆UV中SINS/DVL組合導航技術(shù)研究”，上述成果與已有的專利和文章均以對水速度作為船舶組合濾波器的觀測量，去估測SINS的誤差，會由于洋流速度的存在使得濾波發(fā)散，測量失敗(濾波器需要地速作為觀測量，而對水速度等于地速減去洋流速度)。本文設(shè)計了輔助的組合導航方法，利用洋流模型測量出洋流速度，結(jié)合DVL對水速度獲得地速值，輸入濾波器，完成濾波測量任務。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種更快速、準確測量出洋流速度的組合導航洋流速度測
量方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:本發(fā)明包括如下步驟:(I)采集船舶捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)中陀螺和加速度計的采樣值，遞推測量水面運載器速度值與位置值，測量速度值為V= [vE VN Vu]T，測量位置值為緯度L、經(jīng)度λ ;( 2 )在電子海圖或洋流數(shù)據(jù)庫中，查找船舶航行海域內(nèi)洋流模型東向參數(shù)β χ和洋流模型的北向參數(shù);(3)設(shè)置水面組合導航方法狀態(tài)14維變量:X =[SL δλ δνΕ δ\\, φΕ φΝ φυ Ve Vn εΕ εΝ % Vcc Ft Υ]Γ 其中，SL、δ λ分別為捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)經(jīng)度、緯度誤差，δνΕ、δ Vn分別為捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)東、北向速度誤差，ΦΕ、ΦΝ、Φυ為東向、北向、天向平臺失準角，▽￡、Ιν分別為東、北向加速度計零偏，εΕ、εΝ、ε 為東、北、天向陀螺漂移，VmVra分別為洋流的東、北向速度；
(4)獲取水面組合導航方法觀測量與觀測矩陣:
權(quán)利要求
1.一種組合導航洋流速度測量方法，其特征是，包括如下步驟: (1)采集船舶捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)中陀螺和加速度計的采樣值，遞推測量水面運載器速度值與位置值，測量速度值為V=[VE VN Vu]T，測量位置值為緯度L、經(jīng)度λ ; (2)在電子海圖或洋流數(shù)據(jù)庫中，查找船舶航行海域內(nèi)洋流模型東向參數(shù)^^和洋流模型的北向參數(shù); (3)設(shè)置水面組合導航方案狀態(tài)14維變量: X =[5L SA δνΕ δνΝ φΝ φυ Ve Va, εΕ εΝ % Vce Fev f 其中，SL、δ λ分別為捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)經(jīng)度、緯度誤差，δνΕ、δ VN分別為捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)東、北向速度誤差，ΦΕ、ΦΝ、Φυ為東向、北向、天向平臺失準角，▽￡、Vv分別為東、北向加速度計零偏，εΕ、εΝ、ε 為東、北、天向陀螺漂移，VmVra分別為洋流的東、北向速度； (4)獲取水面組合導航方案觀測量與觀測矩陣:
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種信息測量方法，具體涉及一種船舶水面航行時水面組合導航系統(tǒng)利用卡爾曼濾波測量洋流方法。本發(fā)明包括采集船舶捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)中陀螺和加速度計的采樣值，遞推測量水面運載器速度值與位置值；查找船舶航行海域內(nèi)洋流模型東向參數(shù)和洋流模型的北向參數(shù)；設(shè)置水面組合導航方法狀態(tài)14維變量；獲取水面組合導航方法觀測量與觀測矩陣；進行卡爾曼濾波，測量出東向洋流速度和北向洋流速度。本發(fā)明的卡爾曼濾波方法可以更快速而準確的測量出洋流速度，測量結(jié)果無滯后，滿足快速性，測量的誤差為10-3m，遠小于洋流速度，精度更高。
文檔編號G01P5/00GK103245793SQ20131012214
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者奔粵陽, 朱忠軍, 李倩, 高偉, 于飛, 劉新源, 楊嬌龍, 鮑桂清, 李敬春, 周廣濤 申請人:哈爾濱工程大學