[发明专利]基于信息预评判及补偿修正的SINS/DVL/ES组合导航方法

说明书

本发明提供了一种基于信息预评判及导航结果补偿修正的SINS/DVL/ES组合导航方法。本发明在SINS/DVL组合前对DVL的数据有效性进行判断，当DVL数据信息无效时，DVL导航信息不参与组合导航；同时，本发明将残差_x2检测法引入，对组合导航结果是否平稳进行评估，并设计了组合导航结果振荡时的补偿修正方法对Kalman输出结果进行实时评判和修正补偿。本发明既能有效抑制SINS/DVL组合导航姿态、速度的发散速度，提高组合系统姿态、速度精度，在一定程度上提高位置精度；又能解决在DVL数据信息质量下降所带来姿态误差的振荡问题。

技术领域

本发明涉及一种SINS/DVL/ES信息预评判及导航结果补偿修正方法，特别适用于舰船、水下自主航行器AUV等跟踪定位。

背景技术

AUV(Autonomous Underwater Vehicle)，自主式水下航行器)是一种可以自主地完成水下探测、攻击、运载、打捞等多种特定作业任务的水下航器，要求其在水下具有长期自主的定位导航和返航能力，并具有隐蔽性。为了保证其顺利解决水下作业，对AUV 提出了更高的导航精度要求。SINS(Strapdown Inertial Navigation Systems)，捷联式惯性导航系统)具有自主性、隐蔽性、抗干扰性，数据更新频率高，且在短时间内具有较高的精度的特点，特别适合水下导航。然而，惯性导航系统的最大的弱点在于定位误差随着时间累积增大，难以进行长航时的高精确定位，必须利用外部观测量对系统进行校正。 DVL(Dopplervelocity log)多普勒速度计程仪)是一种利用反射回波的多普勒频移能够测量水面或者是水下航行器相对于海底的绝对速度或者是某一水层的相对速度，具有一定的实时性和自主性。

由于电磁波在水中严重衰减的特性决定了AUV水下导航定位不能采用SINS/GNSS的组合导航。目前，应用于AUV水下导航定位的技术主要采用了基于SINS/DVL的组合导航系统。利用多普勒速度计程仪的速度误差不随时间积累的特性，与惯性导航系统构成组合导航系统，是提高惯性导航系统精度的有效途径。这种组合方式的AUV不需要接收卫星信号，所以也不需要采用“潜航-水面校正-潜航”的导航模式，提高了AUV 的水下隐蔽性，这对于水下或水面航行体不能接收卫星信号的情况下进行组合导航，具有十分重要的意义。

由于水下环境复杂，目前利用SINS/DVL组合导航系统的AUV由于DVL的探测范围有时无法到达海底，DVL受作用深度限制，超过数百米时，只能利用水层中的水团质点作反射层，变成对水的测速。所以特别是在深海作业区就不可避免地产生测速误差。如果这时候DVL的速度信息参与Kalman滤波，就会影响SINS的导航定位精度。因此对DVL的速度的有效性进行判断显得尤为重要。

发明内容

为了克服现有AUV水下导航技术的缺陷，本发明提供一种基于信息预评判及补偿修正的SINS/DVL/ES组合导航方法，所述基于信息预评判及导航结果补偿修正的 SINS/DVL/ES组合导航方法为基于SINS/DVL/ES组合导航系统的导航方法，该系统包括多普勒速度计程仪、测深仪、SINS、SINS/DVL/ES信息预评判模块、Kalman滤波处理模块、组合导航补偿修正评判模块和补偿修正处理模块；

所述的导航方法包括以下步骤：

1)SINS/DVL/ES信息预评判模块接收来自测深仪的深度信号D_ES，来自DVL的速度信号V_DVL和来自捷联SINS的姿态信号当SINS/DVL/ES信息预评判模块接收到 DVL的速度信号V_DVL数据时，进行以下两个判断：a.D_ES是否小于阈值D_(th)；b.纵摇角增量Δθ是否小于纵摇角增量阀值Δθ(th)；