[发明专利]一种基于地形辅助的水下载体紧组合导航方法

说明书

本发明公开一种基于地形辅助的水下载体紧组合导航方法，主要步骤包括：根据水下载体的运动状态选取状态量，建立水下载体组合导航系统模型，初始化水下地形组合导航系统；初始化高斯和粒子滤波器，搭建高斯过程‑高斯和粒子滤波框架并进行水下载体紧组合导航。采用高斯过程‑高斯和粒子滤波紧组合导航框架，可充分利用传感器信息，方法可移植性强，适用于非线性非高斯的实际系统，并且具有免重采样的优点，相较于传统的粒子滤波组合导航，组合导航精度更高，有利于推进基于地形辅助的水下载体组合导航系统的实际应用。

技术领域

本发明涉及一种水下载体组合导航方法，具体涉及一种基于地形辅助的水下载体紧组合导航方法。

背景技术

水下载体在水中工作时，无法实时接收全球卫星导航系统信号，基本惯性导航系统的误差随时间积累，不能满足水下长航时的定位要求。基于地形辅助的组合导航是一种通过地球物理量匹配修正惯性导航误差，从而提高导航精度的方式。

目前，基于地形辅助的水下载体组合导航主要存在两大关键技术难点：第一，水下载体组合导航系统依赖水下地形数据库的建立，然而对于水下导航实际应用来说，高精度水下地形数据库较难获取，采集和存储高精度水下地形数据库是难点，目前普遍采用的多为双线性插值法构建水下地形数据库，而这种方法所得到的水下地形数据库不能完全反应水下地形特征。第二，基于地形辅助的水下载体组合导航系统实际为非线性非高斯系统，目前的多数研究是将水下载体组合导航系统近似为线性化高斯系统或非线性化高斯系统，在此基础上进行研究的。上述两点限制了基于地形辅助的水下载体组合导航系统从理论研究向实际应用发展。

基于上述背景技术，本发明提出一种基于地形辅助的水下载体紧组合导航方法，该方法提出一种高斯过程-高斯和粒子滤波紧组合导航框架，这种导航方法可有效提升水下载体组合导航精度。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为了采用低精度水下地形数据库时，有效提升水下载体

组合导航系统的导航精度，提供一种基于地形辅助的水下载体紧组合导航方法。

技术方案：本发明的一种基于地形辅助的水下载体紧组合导航方法，包括以下步骤：

步骤1)根据水下载体的运动状态选取系统状态量，系统状态量具体为：

式中：ξ、η分别为水下载体所处位置的经度、纬度；为水下载体距海平面的下潜深度；H、P、R分别为水下载体的航向角、俯仰角、横滚角；ε_x、ε_y、ε_z分别为陀螺仪在载体坐标系x轴、y轴、z轴的角速率零偏；[·]^T表示矩阵转置；

步骤2)建立水下载体组合导航系统模型，并初始化组合导航系统；其中，水下载体组合导航系统模型为：

式中：_xk+1为k+1时刻的状态，为k时刻的状态估计值，_ek为过程噪声，Δx_k为从k时刻到k+1时刻得状态转移矩阵，且