一種提高基于mems陀螺的無人艇協(xié)同導航定位精度的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于微機電系統(tǒng)陀螺誤差快速補償?shù)奶岣呋贛EMS陀螺的無人艇協(xié)同導航定位精度的方法。本發(fā)明包括：建立正向濾波模型；存儲正向濾波數(shù)據；逆向濾波系統(tǒng)模型建立；建立逆向濾波量測模型；利用建立的系統(tǒng)模型和量測模型；正向濾波。本發(fā)明將MEMS陀螺測量航向的誤差也擴充成為了狀態(tài)向量，使得濾波過程中能夠更有效地補償MEMS陀螺的誤差。逆向濾波在協(xié)同導航模型中操作簡單，易于實現(xiàn)，只需要改變速度v的符號并反向利用正向濾波時存儲的數(shù)據，包括從艇航推得到的位置和主從艇的距離。由于逆向濾波可以反復利用一小段已經存儲的數(shù)據，不需要采集更多的數(shù)據，從而顯著提高了濾波估計的速度，而計算機計算速度較快。
【專利說明】—種提高基于MEMS陀螺的無人艇協(xié)同導航定位精度的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于微機電系統(tǒng)(micro-electro-mechanicalsystem, MEMS)陀螺誤差快速補償?shù)奶岣呋贛EMS陀螺的無人艇協(xié)同導航定位精度的方法。
【背景技術】
[0002]無人水面艇是一種在水面行駛，可以由人進行遙控操作或者自主操作的水面船艇。隨著對海洋開發(fā)認識的加深，無人水面艇以其機動性強、成本低等優(yōu)勢成為研究熱點。多無人艇的協(xié)同導航是利用系統(tǒng)中主艇的高精度導航信息，通過一定的信息交換，實現(xiàn)艇間導航資源的共享，使裝備低精度導航設備的從艇可以提高自身的導航精度。因此研究無人水面艇的協(xié)同導航具有重要的理論價值和實際意義。
[0003]GPS雖然能提供精確的位置信息，并能定時校正從艇慣導誤差，但容易受到地理條件和人為干擾。與之相比，運用發(fā)送時間同步的水聲數(shù)據可以算出主從艇的相對距離，這一信息可以協(xié)助從艇進行導航定位。從艇上運用由擴展卡爾曼濾波(EKF)融合測得的距離和位置信息估計來減小估計誤差。
[0004]近年來，MEMS陀螺作為慣性領域一個十分重要的分支，獲得了長足的發(fā)展。由于其成本低、尺寸小、重量輕、可靠性高等優(yōu)點，在低成本慣性系統(tǒng)中得到越來越多的應用，在協(xié)同導航中可以作為從艇慣性導航設備進行裝備。受MEMS陀螺目前精度較低的限制，在使用前，必須要建立合理的漂移誤差模型，從而對陀螺誤差進行估算和補償。為了解決陀螺誤差的可觀測性問題，可以先估計陀螺初始航向偏差，再估計陀螺漂移。采用逆向濾波方法來估計陀螺誤差能大大縮短估計時間，提高定位精度。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種反向利用存儲的數(shù)據進行逆向濾波，來縮短MEME系統(tǒng)誤差的估計時間，進而提高協(xié)同導航定位精度的提高基于MEMS陀螺的無人艇協(xié)同導航定位精度的方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]( I)建立正向濾波模型:
[0008]從艇上的水聲通信模塊接收主艇發(fā)來的信息，通過水聲信號發(fā)送和接收的時間差乘以聲速計算主從艇的距離作為觀測量，利用多普勒測速儀測量的速度和MEMS陀螺測出的航向，通過擴展卡爾曼濾波估計從艇的位置和MEMS陀螺的誤差
[0009]狀態(tài)一步預測方程為:
[0010]
【權利要求】
1.一種提高基于MEMS陀螺的無人艇協(xié)同導航定位精度的方法，其特征在于: (1)建立正向濾波模型 從艇上的水聲通信模塊接收主艇發(fā)來的信息，通過水聲信號發(fā)送和接收的時間差乘以聲速計算主從艇的距離作為觀測量，利用多普勒測速儀測量的速度和MEMS陀螺測出的航向，通過擴展卡爾曼濾波估計從艇的位置和MEMS陀螺的誤差狀態(tài)一步預測方程為:
【文檔編號】G01C21/20GK103968842SQ201410216171
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權日:2014年5月21日
【發(fā)明者】徐博, 金辰, 劉楊, 董海波, 邱立民, 賀浩, 高偉, 白金磊, 單為 申請人:哈爾濱工程大學
專業(yè)數(shù)控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
