[发明专利]一种深海潜水器导航后处理方法

说明书

本发明涉及一种深海潜水器导航后处理方法，包括以下步骤：第一步：获取AUV的速度信息、航向信息、GPS定位信息，使用最小二乘辨识方法对DVL安装角偏差、速度系数偏差进行辨识，并将辨识结果更新到自主导航方程中；第二步：获取USBL定位信息，并对定位信息进行解析和滤波；第三步：对AUV和USBL的信息进行融合与时间同步；第四步：查找USBL成功发射并接收的定位点，并记录对应的时间；返回第二步。本发明在不具备GPS信号的深海环境下可以获得潜水器真实的定位信息。加入了参数辨识环节，增加了系统的可靠性。加入时间匹配环节，解决了USBL定位易丢失的问题。加入了定位深度判别环节，减小了错误定位信息的干扰。

技术领域

本发明属于深海潜水器(AUV)导航定位技术领域，具体来说是深海潜水器超短基导航定位技术领域，是一种在深海环境下融合超短基线(USBL)、多普勒计程仪(DVL)、深度计等多传感器的导航后处理方法。

背景技术

USBL即超短基线定位系统，由于安装简单、应用灵活、能够对水下移动目标进行实时定位等优点从而在自主水下机器人的定位和跟踪方面上得到了广泛的应用。但是USBL是水下声学定位设备，一般情况下，USBL定位周期为固定值，但因为水下环境因素经常会发生定位信号丢失导致周期不确定。而且由于水声通讯环境的复杂性，USBL定位野值较多，与传统GPS相比定位精度不高。但是由于深海中没有GPS定位的条件，因此解决USBL深海导航定位问题意义重大。

由于这种不稳定性而出现的定位错误，使用算术平均值滤波法、卡尔曼滤波法、递推平均值滤波法等方法是很难完成滤波的，因为这些野值是无规律的、随机的，而且还会连续出现，这给深海作业工程应用带来了困难。

发明内容

本发明方法的任务是解决上述超短基线导航定位存在的问题，在处理过程中加入了时间匹配环节，避免因超短基线定位信号丢失而带来的位置误差干扰。当USBL定位出现周期间断或定位偏差错误时，可以使用本方法实现深海潜水器的定位。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种深海潜水器导航后处理方法，包括以下步骤：

第一步：获取AUV的速度信息、航向信息、GPS定位信息，使用最小二乘辨识方法对DVL安装角偏差、速度系数偏差进行辨识，并将辨识结果更新到自主导航方程中；

第二步：获取USBL定位信息，并对定位信息进行解析和滤波；

第三步：对AUV和USBL的信息进行融合与时间同步；

第四步：查找USBL成功发射并接收的定位点，并记录对应的时间；返回第二步，直到达到USBL定位结束为止。

所述第一步包括以下步骤：

定义导航系下东向速度为V_E，北向速度为V_N则，

V_E＝V_fcosβ+V_rsinβ

V_N＝V_fsinβ-V_rcosβ                (1)

DVL安装偏角为δ，速度系数为μ，弧度近似为sinδ≈δ、cosδ≈1-δ²/2，此时航向角为β＝β+δ，速度为V_f＝μV_f、V_r＝μV_r代入上式得，

化简为，