[发明专利]一种水下无源组合导航系统衰减自适应信息融合方法

说明书

本发明的水下无源组合导航系统衰减自适应信息融合方法，具体包括如下步骤：步骤1）初始时主滤波器向子滤波器分配公共状态数据，然后各子滤波器单独工作；步骤2）各子滤波器按照各自的系统方程和量测方程，独立进行滤波，即进行时间更新和量测更新，各子滤波器将同一时刻的滤波结果送入主滤波器；步骤3）主滤波器接收各子滤波器的滤波结果，将公共状态和相应的估计误差协方差直接进行融合，主滤波器不进行滤波运算，保留融合后的值，直到下一融合时刻；主滤波器的信息不反馈给子滤波器，子滤波器之间不产生信息交互。本发明具有容易实现，能够为组合导航可靠性和准确性提供保证。具有容易实现的优点。

技术领域

本发明涉及水下导航领域，尤其涉及一种水下无源组合导航系统衰减自适应信息融合方法。

背景技术

海洋是人类生存和发展的重要领域，蕴含着丰富的资源。近年来，对海洋资源的开发和利用已经成为各个国家的重要战略目标。由于我国人口众多，人均资源相对匮乏，对海洋进行全面深入的认识以及开发保护具有十分重要的意义。自主式水下航行器属于水下机器人的一种，可以凭借自身的动力系统和导航系统顺利的完成工作任务。水下航行器具有隐蔽性好，机动性强，工作范围广等优点，在海洋资源开发的过程中起到了非常重要的作用。

对于水下航行器而言，导航精度是其重要的技术指标。高精度的导航系统可以持续提供准确的位置信息，使得水下航行器能够长时间的进行水下作业。其中，惯性导航系统作为一种常用的导航设备可以提供载体的位置、速度和姿态等导航信息。惯性导航系统在没有外界信息修正的情况下，定位误差会随着时间累积，难以满足远航程航行要求。提出了采用多普勒计程仪、声呐定位系统、重礼仪等与惯性导航系统相结合的组合导航系统，利用各种导航设备提供的辅助信息对惯导的定位误差进行修正，进而提高了系统的定位精度。随着水下导航技术的发展，将多种传感器的导航信息进行有效融合，进而提高水下航行器的定位精度，也是信息融合技术领域的一个重要的研究方向。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种水下无源组合导航系统衰减自适应信息融合方法，具体由以下技术方案实现：

所述水下无源组合导航系统衰减自适应信息融合方法，具体包括如下步骤：

步骤1)初始时主滤波器向子滤波器分配公共状态数据，然后各子滤波器单独工作；

步骤2)各子滤波器按照各自的系统方程和量测方程，独立进行滤波，即进行时间更新和量测更新，各子滤波器将同一时刻的滤波结果送入主滤波器；

步骤3)主滤波器接收各子滤波器的滤波结果，将公共状态和相应的估计误差协方差直接进行融合，主滤波器不进行滤波运算，保留融合后的值，直到下一融合时刻；主滤波器的信息不反馈给子滤波器，子滤波器之间不产生信息交互。

所述水下无源组合导航系统衰减自适应信息融合方法的进一步设计在于，步骤1)中按照信息守恒原理在各个子滤波器直接进行分配，如下式：

其中，β₁、β₂和β₃为信息分配系数，满足β₁+β₂+β₃＝1，Q为公共状态的干扰噪声方差强度阵，下标c表示公共状态，下标g为全局估计。

所述水下无源组合导航系统衰减自适应信息融合方法的进一步设计在于，子滤波器采用普通卡尔曼滤波器，步骤2)中的滤波算法包括如下步骤：

2-1)根据计算状态预测值，其中，是一步预测值、k为时刻、Φ_k,k-1是状态一步转移矩阵；

2-2)根据计算新息；其中，ε_k为新息、Z_k子系统测量值、H_k量测矩阵、是残差；

2-3)计算状态估计其中表示k时刻估计值；