一种基于超短基线和航位推算的水下导航定位方法-科创中国●保定云

一种基于超短基线和航位推算的水下导航定位方法

成果描述

本发明涉及一种基于超短基线和航位推算的水下导航定位方法，包括以下步骤：S1、确定超短基线系统的定位原理；S2、确定超短基线系统的误差模型；S3、建立状态模型和观测模型；S4、建立考虑方向角量测偏差变化的扩展卡尔曼滤波算法。本发明能有效地适应方向角量测噪声变化的情形，在小方向角下也能保持较高的定位精度。

应用范围

在水下航行器如ROV(Remote Operated Vehicle)、AUV(Autonomous Underwater Vehicle)作业过程中，对其进行高精度地导航定位是一项十分重要的操作。

作为一种多源信息融合算法，卡尔曼滤波(Kalman Filtering)已被广泛应用于水下航行器的导航定位中。基于超短基线(Ultrashort Base Line，简称USBL)和航位推算(Dead reckoning，简称DR)的扩展卡尔曼滤波可以融合超短基线系统的观测数据和航位推算信息，得到水下目标位置的最优估计。精确的滤波模型和误差统计特性是卡尔曼滤波最优估计的基础。对于平面超短基线系统，其方向角量测偏差与方向角自身相关。而传统基于超短基线和航位推算的扩展卡尔曼滤波算法中，超短基线系统的方向角量测偏差常看作定值，这导致在小方向角下，其滤波定位精度较低。考虑到船舶摇晃或水下目标自主移动等导致方向角量测偏差发生变化的因素，本发明提出一种考虑方向角量测偏差变化、基于超短基线和航位推算的水下导航定位方法。

本发明涉及水下定位与导航技术领域，更具体地说，涉及一种基于超短基线和航位推算的水下导航定位方法。

前景分析

本发明的有益效果是：本发明利用上一时刻的滤波所得的方向角近似构建下一时刻的方向角量测噪声，适应性地根据水下目标与水听器阵的相对位置变化，即方向角变化，调整超短基线系统的观测值在扩展卡尔曼滤波波值中所占权重。本发明能有效地适应方向角量测噪声变化的情形，在小方向角下也能保持较高的定位精度。

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