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[發明專利]組合導航的洋流速度估計方法、裝置和一種處理器有效

專利信息
申請號: 202110204106.3 申請日: 2021-02-24
公開(公告)號: CN112987067B 公開(公告)日: 2023-06-27
發明(設計)人: 熊明磊;陳龍冬;劉兵 申請(專利權)人: 博雅工道(北京)機器人科技有限公司
主分類號: G01S19/49 分類號: G01S19/49;G01C21/16
代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471 代理人: 張瑞
地址: 100176 北京市大興區北京經*** 國省代碼: 北京;11
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 組合 導航 洋流 速度 估計 方法 裝置 一種 處理器
【權利要求書】:

1.一種組合導航的洋流速度估計方法,所述組合導航為SINS/DVL/GPS組合導航,其特征在于,包括:

建立最優化函數;所述最優化函數的參數包括:洋流速度;

求解所述最優化函數,以估計出洋流速度;

其中,所述建立最優化函數,包括:

假設在i時刻,AUV在載體坐標系下的洋流速度為DVL探水模式下得到的DVL速度為DVL數據更新時間為SINS姿態角表示為(θpry),(θpry)分別表示俯仰角,滾轉角和偏航角;

DVL坐標系和AUV坐標系重合,不存在轉換關系,從運動學方面考慮,AUV在載體坐標系下的絕對速度滿足以下公式:

將上式等號左右兩邊分別乘以并轉換到導航坐標系,則有如下公式:

其中,ENU代表東北天坐標系,AUV在東北天坐標系下解算出的位置和洋流速度呈線性關系,

時間T內,將GPS數據中的經緯度轉換到東北天坐標系下的位置,表示為:

其中,i為i時刻,i時刻GPS的位置增量計算公式為:

最優化函數為:

其中,由第i時刻的公式2得到;

其中,假設AUV在水面游動時間為T,并且滿足在時間T內AUV保持定航游,在選擇進行洋流估計的水面航行路線時需要滿意以下兩個條件:

條件一:航向滿足

其中,α為預設閾值,表示航向的直線度,表示AUV方位角的最大值,表示AUV方位角的最小值;

條件二:GPS信號的精度大于預設精度值,且GPS信號的動態偏差值小于預設偏差值;

其中,當AUV每次上浮到水面停留時間短,以致每次只能采集到一個GPS觀測數據時,所述最優化函數為:

其中,為i=N時,GPS的位置增量,計算公式如下:

上式中的為AUV每次上浮到水面采集到的唯一一個GPS數據。

2.根據權利要求1所述的洋流速度估計方法,其特征在于,所述求解所述最優化函數,包括:采用高斯牛頓方法求解所述最優化函數。

3.一種組合導航的洋流速度估計裝置,其特征在于,執行如權利要求1所述的方法,所述裝置包括:

建模模塊,用于建立最優化函數;所述最優化函數的參數包括:洋流速度;

求解模塊,用于求解所述最優化函數,以估計出洋流速度;

其中,所述建立最優化函數,包括:

假設在i時刻,AUV在載體坐標系下的洋流速度為DVL探水模式下得到的DVL速度為DVL數據更新時間為SINS姿態角表示為(θpry),(θpry)分別表示俯仰角,滾轉角和偏航角;

DVL坐標系和AUV坐標系重合,不存在轉換關系,從運動學方面考慮,AUV在載體坐標系下的絕對速度滿足以下公式:

將上式等號左右兩邊分別乘以并轉換到導航坐標系,則有如下公式:

其中,ENU代表東北天坐標系,AUV在東北天坐標系下解算出的位置和洋流速度呈線性關系,

時間T內,將GPS數據中的經緯度轉換到東北天坐標系下的位置,表示為:

其中,i為i時刻,i時刻GPS的位置增量計算公式為:

最優化函數為:

其中,由第i時刻的公式2得到。

4.一種SINS/DVL/GPS組合導航系統,其特征在于,包括:

如權利要求3所述的一種組合導航的洋流速度估計裝置。

5.一種處理器,其特征在于,用于執行權利要求1至2任一項所述的一種組合導航的洋流速度估計方法。

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