一种基于h∞滤波的auv操纵模型辅助捷联惯导组合导航方法
【专利摘要】本发明属于组合导航系统【技术领域】，具体涉及一种基于H∞滤波的AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航方法。本发明包括：根据AUV模型推导海流影响下的三自由度操纵模型；建立AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统的状态方程；建立AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统的量测方程；基于H∞滤波对AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统进行状态估计，并用估计得到的位置、速度误差对捷联惯导系统进行校正。本发明在组合导航系统中，降低了AUV导航系统的成本和体积。采用H∞滤波对导航参数进行估计，解决了实际应用中系统模型不准确时引起的Kalman滤波精度降低，甚至滤波发散的问题。
【专利说明】一种基于H⑴滤波的AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航方法
【技术领域】
[0001]本发明属于组合导航系统【技术领域】，具体涉及一种基于H C?滤波的AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航方法。
【背景技术】
[0002]现阶段，大多数自主式水下航行器(autonomous underwater vehicle, AUV)采用捷联惯性导航系统(Strapdown inertial navigation system, SINS)作为主要导航方式。针对单纯的捷联惯导系统在没有有效辅助的情况下，由于误差积累引起的系统发散问题，多采用多普勒测速仪(Doppler velocity log, DVL)对漂移进行限制。然而，探测方法较为粗糙，水下地形复杂等问题使得某些情况下DVL的探测范围无法到达海底，降低了 DVL/SINS组合导航的可行性。在DVL失效，无法得到准确量测结果时，需要一个能有效降低漂移的导航方式对惯导的速度、位置信息进行校正。
[0003]同时，在许多实际应用中，不仅对外部干扰信号的统计特性缺乏了解，而且系统模型本身存在一定范围的摄动，使得Kalman滤波器估计精度大大降低，严重时会出现滤波发散，而H c?滤波技术具有很好的鲁棒性，可以保证组合导航精度，提高系统可靠性，防止滤波发散。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种提高滤波精度，抑制滤波发散的一种基于H c?滤波的AUV操纵模型辅助捷联惯导 组合导航方法。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]基于H c?滤波的AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航方法，包括:
[0007](I)根据AUV模型推导海流影响下的三自由度操纵模型；
[0008](2)建立AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统的状态方程；
[0009](3)建立AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统的量测方程；
[0010](4)基于H c?滤波对AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统进行状态估计，并用估计得到的位置、速度误差对捷联惯导系统进行校正。
[0011]三自由度操纵模型为:
【权利要求】
1.一种基于H C?滤波的AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航方法，其特征在于: (1)根据AUV模型推导海流影响下的三自由度操纵模型； (2)建立AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统的状态方程； (3)建立AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统的量测方程； (4)基于Hc?滤波对AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统进行状态估计，并用估计得到的位置、速度误差对捷联惯导系统进行校正。
2.根据权利要求1所述的一种基于Hc?滤波的AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航方法，其特征在于，步骤(1)所述的三自由度操纵模型为:
3.根据权利要求1所述的一种基于Hc?滤波的AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航方法，其特征在于，步骤(2)所述的AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统的状态方程为
X(/) = F(/)X(/) + G(/)W(/) 其中状态量
4.根据权利要求1所述的一种基于Hm滤波的AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航方法，其特征在于，步骤(3)所述的AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统的量测方程为
5.根据权利要求1所述的一种基于H c?滤波的AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航方法，其特征在于，步骤(4)中采用如下方法H c?滤波对AUV操纵模型辅助捷联惯导组合导航系统进行状态估计: 基于微分博弈论的H c?滤波器为:
【文档编号】G01C21/16GK103616026SQ201310690252
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】李宁, 丁薇, 叶曦, 张勇刚, 齐昭 申请人:哈尔滨工程大学