[发明专利]一种基于双应答器的SINS/USBL相位差紧组合导航定位方法

摘要

一种基于双应答器的SINS/USBL相位差紧组合导航定位方法，由安装在AUV上的捷联惯导系统和超短基线定位系统组成，超短基线系统的水听器接收基阵和惯导系统固联在一起且已完成安装误差的标定，两个应答器布放在海底，建立超短基线系统水听器与应答器间斜距相位观测模型；双应答器结构的超短基线定位系统，将斜距相位方程分别在水听器层面以及应答器层面进行差分处理；然后将双层差分处理后的斜距相位差分方程提炼为组合导航系统观测方程进行滤波。本发明采用双差处理方法能够有效抵消超短基线定位系统中的共性误差，且采用超短基线相位差作为观测量进行紧组合，避免了USBL直接解算位置带来的坐标转换误差和基阵偏移误差，可有效提高AUV组合导航定位系统的精度。

主权项

1.一种基于双应答器的SINS/USBL相位差紧组合导航定位方法，由安装在AUV上的捷联惯导系统和超短基线定位系统组成，其特征在于：所述超短基线系统的水听器接收基阵和惯导系统固联在一起且已完成安装误差的标定，两个应答器布放在海底，通过双应答器与多个水听器之间构建相位双差方程，其具体步骤如下：(1)超短基线系统由安装在AUV上的四个水听器组成的正方形基阵和两个布放在海底的应答器组成，换能器发送声波信号，应答器接收信号后经过一段延时发送应答信号，四个水听器接收到应答信号后，根据声波到达时间确定水听器与应答器间的斜距信息，以及每两个水听器间的相位差信息；(2)捷联惯性导航系统SINS通过捷联解算得到自主水下航行器AUV的位置信息，并建立组合导航系统状态方程；(3)根据水声信号在水下环境中的传播特性，分析超短基线定位系统的误差因素，并以此建立应答器相对于水听器的相位斜距观测方程；(4)根据步骤(3)建立的相位斜距观测方程，结合步骤(1)建立的超短基线系统结构，将双应答器与多个水听器间的相位斜距观测方程进行双差处理，从而得到相位差紧组合观测方程；(5)根据步骤(2)和步骤(4)建立的状态方程及观测方程，设计卡尔曼滤波模型，滤波结果校正SINS位置输出，提高组合导航系统定位精度。