一种海流估计系统和估计方法
【专利摘要】本发明公开了一种海流估计系统和估计方法，涉及海洋航行器的控制领域，所述的海流估计系统包括：信号采集单元、比较单元、预估器、自适应迭代更新单元和坐标变换单元，信号采集单元负责采集海洋航行器在地球坐标中的实际坐标信息和首摇角、船体坐标系下海洋航行器的纵荡速度、横荡速度，然后比较单元、预估器、自适应迭代更新单元以及坐标变换单元对数据信息进行处理运算后输出海流大小的估计值和海流方向的估计信息。该海流估计系统和估计方法能够实时精确地估计海洋航行水域的时变海流信息，对于提高海洋航行器的运动控制精度具有重要的实际意义。
【专利说明】一种海流估计系统和估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋航行器的控制领域，尤其涉及一种海流估计系统和估计方法。
【背景技术】
[0002]海洋航行器泛指海洋中水上或水下航行的无人艇和潜艇等动力装置。现有技术中具有如下海洋航行器的运动学模型:
【权利要求】
1.一种海流估计系统，其特征在于包括:信号采集单元、比较单元、预估器、自适应迭代更新单元和坐标变换单元； 所述信号采集单元采集海洋航行器在地球坐标系下的实际坐标X(t)和y(t)、首摇角V(t)、海洋航行器在船体坐标系下的纵荡速度u (t)和横荡速度u (t)； 所述比较单元接收所述信号采集单元传送的海洋航行器在地球坐标系下实际坐标χ⑴、y⑴和预估器传送的海洋航行器的坐标估计信息.?:(0和.m，并根据上述信息输出海洋航行器的坐标估计误差和只； 所述预估器接收:信号采集单元传送的海洋航行器在地球坐标系下的首摇角、船体坐标系下的纵荡速度u(t)、横荡速度υ (t),比较单元传送的坐标估计误差.?(0和,自适应迭代更新单元传送的海流估计值在各坐标轴方向的分量和(O，根据接收到的数据信息获取海洋航行器的坐标估计信息对O和m:所述自适应迭代更新单元接收比较单元传送的海洋航行器的坐标估计误差.?(/)和m,输出海流估计值在各坐标轴方向的分量匕(/)和1^,(01 所述坐标变换单元接受所述自适应迭代更新单元传送的海流估计值在各坐标轴方向的分量6(0和Vyif)，输出海流大小的估计P:.(O和海流方向的估计ββ) O
2.根据权利要求1所述的一种海流估计系统，其特征还在于:所述自适应迭代更新单元包括比例单元1、延时环节、比例单元II和加法器；所述比例单元I接收所述比较单元传送的坐标估计误差双0和卿)，对接收到的信息进行处理后输出至加法器；所述延时环节接收所述加法器传送的时变海流估计分量€(?)和Kit)、并将处理后的数据信息传送至比例单元II，所述比例单元II将处理后的数据信息传送至加法器，所述加法器对接收到的数据信息进行处理输出海流估计值在各坐标轴方向的分量之(O和K.W O
3.根据权利要求1或2所述的一种海流估计系统，其特征还在于:所述预估器根据:信号采集单元传送的首摇角ψα)、纵荡速度U(t)和横荡速度u α)，比较单元传送的坐标估计误差i(i)和，自适应迭代更新单元传送的海流估计值在各坐标轴方向的分量《(ο和?(ο采用如下算法获取海洋航行器的坐标估计信息沖)和夕⑴；
4.根据权利要求1所述的一种海流估计系统，其特征还在于:所述比较单元接收信号采集单元传送的海洋航行器的实际坐标X(t)和y(t)以及预估器传送的坐标估计信息i(l)和JHi)采用如下算法获取海洋航行器的坐标估计误差i(/)和兴/):1 χ(/) = Λ-(/)-x(/)
5.根据权利要求1所述的一种海流估计系统，其特征还在于:所述自适应迭代更新单元根据比较单元传送的坐标估计误差iii)和?.(0获取海流估计值在各坐标轴方向的分量 !和6(0,具体采用如下方式: 所述比例单元I根据坐标估计误差对O、J5W采用如下算法获取中间变量
6.根据权利要求1所述的一种海流估计系统，其特征还在于:所述坐标变换单元根据海流估计值在各坐标轴方向的分量和6(0采用如下算法获取海流的大小的估计和海流方向的估计處(f):
7.一种海流估计方法，该方法基于海洋航行器的运动学模型，其特征在于:包括以下步骤: 51:采集海洋航行器在地球坐标系下的实际坐标x(t)和y(t)、首摇角Ψ (t)、海洋航行器在船体坐标系下的纵荡速度u (t)、横荡速度u (t)； 52:根据海洋航行器在地球坐标系下实际坐标x(t)和y(t)、海洋航行器的坐标估计信息i⑴和j>(/)获取海洋航行器的坐标估计误差却)和用)； 53:根据海洋航行器在地球坐标系下的首摇角Ψ (t)、船体坐标系下的纵荡速度u(t)、横荡速度u⑴的信号、坐标估计误差.f仍和沖)，海流估计值在各坐标轴方向的分量和^(?)获取海洋航行器的坐标估计信息和>(?);54:根据坐标估计误差和获取海流估计值在各坐标轴方向的分量<⑴和； 55:根据海流估计值在各坐标轴方向的分量匕W和#,仍，获取海流大小的估计,?)和海流方向的估if A (O ο
【文档编号】G05B13/04GK103838146SQ201410101296
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】彭周华, 刘陆, 王丹, 王昊, 王巍, 刁亮 申请人:大连海事大学