[发明专利]一种大潜深AUV下潜定位方法

说明书

本发明涉及水下导航领域，具体涉及一种大潜深AUV下潜定位方法。通过AUV搭载水下通信节点、捷联惯导系统和温盐深传感器；构建纯距离误差估计滤波模型；水面母船向AUV发送NED坐标系位置信息及时间信息；AUV记录捷联惯导系统定位信息及温盐深传感器信息；通过传输时间和温盐深传感器信息得到AUV到母船的测距信息；构建强跟踪UKF算法；融合水面母船水平定位信息、测距信息和捷联惯导系统定位信息和深度信息，跟踪深潜过程中AUV在NED坐标系下的水平定位误差以及载体坐标系下AUV的测速误差，对捷联惯导系统校正得到精确AUV下潜定位信息。本发明能够扩展AUV捷联惯导系统的水下在线校正手段，有效降低定位误差修正时间成本和设备成本，增强AUV的海洋环境适配能力。

技术领域

本发明涉及水下导航领域，具体涉及一种大潜深AUV下潜定位方法。

背景技术

AUV上的捷联惯导系统的水下重调问题长久以来备受学界关注。

对于大潜深AUV而言，由于捷联惯导系统在下潜阶段无法获得卫星导航定位信息和DVL测速信息的及时修正，不得不在纯惯导模式下工作，致使AUV潜至指定深度时，捷联惯导系统产生数百甚至上千米的定位误差。如AUTOSUB 6000配备的Ixsea Oceano PHINS捷联惯导系统，在纯惯导模式下的定位精度为0.3m/s，若大潜深AUV以2节速度下潜至6000m深度，捷联惯导系统此时将产生至少1800m的定位误差，亟需水下声学定位系统予以校正。

目前，常用的水下声学定位系统有长基线定位系统LBL和超短基线定位系统USBL，LBL系统虽然精度较高，但基阵的布放和回收都会耗费大量船时；而USBL系统虽然安装布设方便，但其水面辅助导航设备不但价格昂贵而且对安装精度要求极高，与这两种声学定位系统不同，本发明针对大潜深AUV在深潜过程中的捷联惯导系统误差校正问题，提出了一种大潜深AUV下潜定位方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大潜深AUV下潜定位方法，以扩展AUV捷联惯导系统的水下在线校正手段，有效降低捷联惯导系统在大潜深AUV布放段定位误差修正的时间成本和设备成本，增强大潜深AUV的海洋环境适配能力。

本发明实施例提供一种大潜深AUV下潜定位方法，包括：

步骤一：通过大潜深AUV搭载水下通信节点、捷联惯导系统以及温盐深传感器，得到大潜深AUV的基本信息；

步骤二：构建大潜深AUV的纯距离误差估计滤波模型；

步骤三：根据同步水声通信协议，水面母船向大潜深AUV发送水面母船各时刻在NED坐标系下的水平位置信息以及相应的时间信息；

步骤四：根据大潜深AUV水声通信系统接收到的步骤三所述时间信息，大潜深AUV记录此时的捷联惯导系统定位信息以及此时的温盐深传感器输出的温度、导电率和深度信息；

步骤五：根据同步水声通信协议，通过传输时间和温盐深传感器信息，大潜深AUV计算得到自身到母船的测距信息；

步骤六：构建强跟踪UKF算法模型；

步骤七：根据强跟踪UKF算法，融合水面母船水平定位信息、大潜深AUV同母船的测距信息和大潜深AUV捷联惯导系统定位信息、大潜深AUV深度信息，跟踪深潜过程中大潜深AUV在NED坐标系下的北向和东向水平定位误差以及载体坐标系下AUV的纵向和横向测速误差，对捷联惯导系统输出进行校正，得到精确的大潜深AUV下潜定位信息；

本发明还包括这样一些结构特征：

所述步骤一中，所述步骤一方法的具体步骤为：

1)通过大潜深AUV搭载水下通信节点即水下modem，水面母船搭载水面通信节点即水面modem，将水声通信采用同步协议，使水面modem与水下modem时间同步；