专利名称：一种组合导航洋流速度测量方法
技术领域：
本发明涉及的是一种信息测量方法，具体涉及一种船舶水面航行时水面组合导航系统利用卡尔曼滤波测量洋流方法。
背景技术：
捷联惯导系统SINS具有独立自主工作的优点，但其导航误差随时间积累；GPS可以提供精确的位置信息，但其自主性能差且易受干扰；多普勒计程仪DVL可提供船舶的速度信息，但其作用距离有限，受限于DVL自身性能，船舶体积，功耗等方面的限制，大多数情况下，DVL只能提供对水速度。上述单一导航系统由于自身存在的不足，已无法满足船舶导航的要求。因此，通常将上述三种系统组合起来使用，便可取长补短，提高导航精度。本方法水面组合导航模式，通过SINS/DVL/GPS的组合，构造状态方程和观测方程，利用卡尔曼滤波可以快速而准确的测量出洋流速度大小，解决了 DVL观测距离的局限性，具有实际意义。船舶水面航行时，针对DVL量程不够，将DVL设置为对水速度，为了解决DVL量程不够带来的误差，我们需要对洋流速度进行测量。2007年发表于“鱼雷技术”，名称为航速惯导组合导航系统在AUV上的应用 ；2004年发表于“中国航海”上的文章“AUV中SINS/DVL组合导航技术研究”，上述成果与已有的专利和文章均以对水速度作为船舶组合滤波器的观测量，去估测SINS的误差，会由于洋流速度的存在使得滤波发散，测量失败(滤波器需要地速作为观测量，而对水速度等于地速减去洋流速度)。本文设计了辅助的组合导航方法，利用洋流模型测量出洋流速度，结合DVL对水速度获得地速值，输入滤波器，完成滤波测量任务。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更快速、准确测量出洋流速度的组合导航洋流速度测
量方法。本发明的目的是这样实现的:本发明包括如下步骤:(I)采集船舶捷联惯性导航系统中陀螺和加速度计的采样值，递推测量水面运载器速度值与位置值，测量速度值为V= [vE VN Vu]T，测量位置值为纬度L、经度λ ;( 2 )在电子海图或洋流数据库中，查找船舶航行海域内洋流模型东向参数β χ和洋流模型的北向参数;(3)设置水面组合导航方法状态14维变量:X =[SL δλ δνΕ δ\\, φΕ φΝ φυ Ve Vn εΕ εΝ % Vcc Ft Υ]Γ 其中，SL、δ λ分别为捷联惯性导航系统经度、纬度误差，δνΕ、δ Vn分别为捷联惯性导航系统东、北向速度误差，ΦΕ、ΦΝ、Φυ为东向、北向、天向平台失准角，▽￡、Ιν分别为东、北向加速度计零偏，εΕ、εΝ、ε 为东、北、天向陀螺漂移，VmVra分别为洋流的东、北向速度；
(4)获取水面组合导航方法观测量与观测矩阵:
权利要求
1.一种组合导航洋流速度测量方法，其特征是，包括如下步骤: (1)采集船舶捷联惯性导航系统中陀螺和加速度计的采样值，递推测量水面运载器速度值与位置值，测量速度值为V=[VE VN Vu]T，测量位置值为纬度L、经度λ ; (2)在电子海图或洋流数据库中，查找船舶航行海域内洋流模型东向参数^^和洋流模型的北向参数; (3)设置水面组合导航方案状态14维变量: X =[5L SA δνΕ δνΝ φΝ φυ Ve Va, εΕ εΝ % Vce Fev f 其中，SL、δ λ分别为捷联惯性导航系统经度、纬度误差，δνΕ、δ VN分别为捷联惯性导航系统东、北向速度误差，ΦΕ、ΦΝ、Φυ为东向、北向、天向平台失准角，▽￡、Vv分别为东、北向加速度计零偏，εΕ、εΝ、ε 为东、北、天向陀螺漂移，VmVra分别为洋流的东、北向速度； (4)获取水面组合导航方案观测量与观测矩阵:
全文摘要
本发明涉及的是一种信息测量方法，具体涉及一种船舶水面航行时水面组合导航系统利用卡尔曼滤波测量洋流方法。本发明包括采集船舶捷联惯性导航系统中陀螺和加速度计的采样值，递推测量水面运载器速度值与位置值；查找船舶航行海域内洋流模型东向参数和洋流模型的北向参数；设置水面组合导航方法状态14维变量；获取水面组合导航方法观测量与观测矩阵；进行卡尔曼滤波，测量出东向洋流速度和北向洋流速度。本发明的卡尔曼滤波方法可以更快速而准确的测量出洋流速度，测量结果无滞后，满足快速性，测量的误差为10-3m，远小于洋流速度，精度更高。
文档编号G01P5/00GK103245793SQ20131012214
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者奔粤阳, 朱忠军, 李倩, 高伟, 于飞, 刘新源, 杨娇龙, 鲍桂清, 李敬春, 周广涛 申请人:哈尔滨工程大学