一种基于SINS/LBL紧组合的AUV水下导航定位方法

摘要

本发明提供了一种基于SINS/LBL紧组合的AUV水下导航定位方法，其特征在于：由安装在AUV上的捷联惯性导航系统SINS、布放在海底的长基线水声定位系统LBL和数据处理单元三大部分组成，具体步骤为：首先，对IMU数据捷联解算获得AUV位置等信息，并将解算的位置信息用地球直角坐标表示；其次，根据SINS提供的AUV位置信息和水听器基阵位置坐标推算SINS斜距差；再次，根据LBL的定位特点建立LBL斜距差模型，将SINS斜距差和LBL斜距差的差值作为卡尔曼滤波器的观测量，经滤波估计补偿校正SINS的导航定位信息。该方法解决了SINS系统误差随时间积累的问题，保证了AUV在水下长期自主导航定位的精度，同时避免了GPS及其他无线电定位系统的使用，提高了AUV水下作业效率。

主权项

一种基于SINS/LBL紧组合的AUV水下导航定位方法，其特征在于：所用导航定位系统由安装在AUV上的捷联惯性导航系统SINS(1)、布放在海底的长基线水声定位系统LBL(2)和数据处理单元组成，其中，所述的捷联惯性导航系统SINS(1)包括捷联解算模块，所述的长基线水声定位系统LBL(2)由布放在海底的四个位置已知的水听器基阵组成，所述的数据处理单元包括SINS两两基元与AUV斜距差推算模块(3)、SINS/LBL紧组合模块(4)和校正模块(5)，采用SINS/LBL紧组合方法完成组合导航，所述方法通过下列步骤实现：(1)捷联惯性导航系统SINS(1)通过捷联解算得到相应的包括AUV的位置信息的导航信息，解算的位置信息用地球大地坐标P_SINS(L_S,λ_S,h_S)表示，并将P_SINS(L_S,λ_S,h_S)转化为用地球直角坐标P_SINS(x_S,y_S,z_S)表示；(2)SINS两两基元与目标斜距差推算模块(3)根据SINS提供的AUV位置信息P_SINS(x_S,y_S,z_S)和水听器基阵位置P_i(x_i,y_i,z_i)推算SINS斜距差ρ_SINS；(3)SINS/LBL紧组合模块(4)根据长基线水声定位系统LBL(2)的定位特点建立LBL斜距差模型，将SINS斜距差ρ_SINS和LBL水听器i(i＝1,2,3)与AUV之间的斜距与水听器0与AUV之间的斜距之差ρ_LBL的差值作为外部观测信息输入到卡尔曼滤波器进行滤波；(4)校正模块(5)根据SINS/LBL紧组合模块(4)的卡尔曼滤波结果对SINS(1)进行校正，最终得到精确的AUV位置信息P_AUV。