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公开(公告)号：CN106767793A
公开(公告)日：2017-05-31
申请号：CN201710038292.1
申请日：2017-01-19
申请人： 东南大学
CPC分类号： G01C21/165 , G01S5/22
摘要： 本发明公开一种基于SINS/USBL紧组合的AUV水下导航定位方法，由捷联惯性导航系统SINS和超短基线系统USBL组成，超短基线系统由安装在AUV上的水听器接收基阵和布放在海底的声源组成，由声波到达基阵中心水听器的传播时间计算出斜距，通过频域加权互相关得到声波到达基阵坐标轴上两个水听器的时延差，从而计算出到达距离差，USBL输出的斜距和到达距离差与SINS计算出的斜距和到达距离差进行滤波，滤波输出再反馈校正SINS。本发明解决SINS长时间位置误差积累的问题，USBL采用斜距和到达距离差与SINS计算的斜距和到达距离差进行紧组合，避免USBL直接解算位置带来的坐标转换误差和基阵偏移误差，提高AUV的定位精度。
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公开(公告)号：CN105182373A
公开(公告)日：2015-12-23
申请号：CN201510624772.7
申请日：2015-09-25
申请人： 东南大学
IPC分类号： G01S19/24
CPC分类号： G01S19/24
摘要： 本发明提供一种高动态环境下GPS弱信号跟踪方法，本发明由锁相环、锁频环组成一种新型二阶锁频环（FLL）辅助三阶锁相环（PLL)的方式来完成GPS处于高动态环境时单独锁相环噪声带宽窄，容易失锁，单独锁频环噪声带较宽，容易引入过多噪声问题。同时结合UKF滤波的方式来跟踪微弱信号，采用非线性卡尔曼滤波器的方法可以使接收机能够处理低载噪比的信号，把前置锁相环和锁频环跟踪的信号，通过UKF滤波器，UKF滤波器对位置、速度、时钟偏差、时钟频差进行估计，进而修正码相位和载波频率。在GPS高动态，多路径等复杂环境下提供了一种新研究方法，具有很强的推广能力。
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公开(公告)号：CN109613520B
公开(公告)日：2022-10-14
申请号：CN201811532244.9
申请日：2018-12-14
申请人： 东南大学
摘要： 本发明公开了一种基于滤波的超短基线安装误差在线标定方法，步骤为：1、建立安装角误差以及杆臂误差的状态模型；2、结合RTK、姿态测量传感器的数据，以及超短基线的输出原始数据，建立系统的观测模型；3、通过状态模型与观测模型，对船体在水面的航行轨迹下进行误差状态的可观性分析，确保当前运动轨迹能够充分激励出误差状态；4、用卡尔曼滤波方程对误差进行实时的在线估计安装误差；5、将得到的在线估计结果用来补偿超短基线对水下潜航器的定位误差，提高超短基线定位精度。本发明的有益效果为：基于滤波的方法可以同时在线的估计出USBL与船体之间的安装误差，方法易于实施。
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公开(公告)号：CN110361031B
公开(公告)日：2022-06-10
申请号：CN201910601546.5
申请日：2019-07-05
申请人： 东南大学
IPC分类号： G01C25/00
摘要： 本发明公开了一种基于回溯理论的IMU全参数误差的快速标定方法，本发明设计了一种三位置下正反旋转的的标定轨迹，通过惯性组件误差传播规律分析误差状态的可观测性，基于回溯框架理论的标定方法可以短时间内快速标定IMU全参数误差。本发明的有益效果为：基于系统级的标定方法可以标定出光纤陀螺与加速度计的零位误差，刻度因子误差，安装误差以及加速度计在动态环境下的杆臂误差；本发明简化了标定轨迹的编排，极大的缩短了标定时间，提高了IMU误差标定的效率。
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公开(公告)号：CN110346783B
公开(公告)日：2021-03-19
申请号：CN201910530490.9
申请日：2019-06-19
申请人： 东南大学
IPC分类号： G01S7/52
摘要： 本发明公开了一种基于幂级数等效测距模型的声线修正方法，解决在声线弯曲影响下，测量时间大于直线传播时间而导致的测距失准问题。该方法主要步骤包括：采集时延和斜距的拟合样本、拟合数据确定等效测距模型幂级数形式、用等效测距模型将测得的时延转换为直线斜距。其中，根据有无声速剖面的不同情况，分为PF和MF两种方法得到拟合样本。PF方法根据声速剖面数据模拟计算声线信道模型，生成仿真样本；MF方法利用已知的应答器、GPS和斜距实测值组成样本。在同样需要声速剖面的情况下，PF法达到了声线跟踪法高精度的效果，且大大节省了计算量。在无声速剖面的情况下，声线跟踪法无法进行，MF能够很好地完成声线修正的任务。
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公开(公告)号：CN106840211A
公开(公告)日：2017-06-13
申请号：CN201710181788.4
申请日：2017-03-24
申请人： 东南大学
CPC分类号： G01C25/005 , G01C21/16
摘要： 本发明公开了一种基于KF和STUPF组合滤波的SINS大方位失准角初始对准方法,将大失准角下非线性初始对准滤波模型分解为线性与非线性两部分，建立了线性滤波模型离散化的状态方程和量测方程，采用卡尔曼滤波进行处理；结合线性部分的状态方程和量测方程，得到非线性部分的观测量，进而建立初始对准非线性部分离散化的滤波模型，采用强跟踪的UPF滤波进行状态估计，得到失准角的估计值。本发明基于KF和STUPF组合滤波算法，既保证了初始对准精度，又降低了滤波器状态维数，避免了维数灾难，克服了计算量大、实时性差的不足，在保证初始对准精度的同时提高初始对准的实时性，具有实用价值。
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公开(公告)号：CN106595711A
公开(公告)日：2017-04-26
申请号：CN201611189678.4
申请日：2016-12-21
申请人： 东南大学
CPC分类号： G01C25/005 , G01C21/16
摘要： 本发明公开了一种基于递推四元数的捷联惯性导航系统粗对准方法，该方法采用递推四元数算法来计算凝固法粗对准中的常值姿态矩阵，进而在凝固法粗对准的基础上完成捷联惯性导航粗对准过程。凝固法粗对准将初始姿态矩阵的求取转化为常值姿态矩阵的计算，通过构造观测矢量及参考矢量，采用递推四元数算法可以求取凝固法中的常值姿态矩阵的最优四元数解，进而完成捷联惯性导航粗对准过程。构造不同的观测矢量，本发明可应用于静基座和摇摆基座下初始对准，同样也适用于动基座下初始对准。本发明将递推四元数算法应用于凝固法粗对准过程中有助于提高对准精度及收敛速度。因此，作为一种摇摆基座或动基座的粗对准方法，本发明具有很好的工程参考和应用价值。
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公开(公告)号：CN109737956B
公开(公告)日：2022-06-21
申请号：CN201811543671.7
申请日：2018-12-17
申请人： 东南大学
摘要： 一种基于双应答器的SINS/USBL相位差紧组合导航定位方法，由安装在AUV上的捷联惯导系统和超短基线定位系统组成，超短基线系统的水听器接收基阵和惯导系统固联在一起且已完成安装误差的标定，两个应答器布放在海底，建立超短基线系统水听器与应答器间斜距相位观测模型；双应答器结构的超短基线定位系统，将斜距相位方程分别在水听器层面以及应答器层面进行差分处理；然后将双层差分处理后的斜距相位差分方程提炼为组合导航系统观测方程进行滤波。本发明采用双差处理方法能够有效抵消超短基线定位系统中的共性误差，且采用超短基线相位差作为观测量进行紧组合，避免了USBL直接解算位置带来的坐标转换误差和基阵偏移误差，可有效提高AUV组合导航定位系统的精度。
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公开(公告)号：CN110132308B
公开(公告)日：2022-04-29
申请号：CN201910447543.0
申请日：2019-05-27
申请人： 东南大学
摘要： 一种基于姿态确定的USBL安装误差角标定方法，超短基线定位系统在水下航行器定位中有着重要的应用。而USBL定位系统的安装误差角对USBL定位精度有重要影响。传统的标定方法对安装误差角的估计精度有限，且对路线要求较高。本申请SINS和USBL在应用过程中固联在一起时，USBL的安装误差角是固定不变的，然后利用姿态确定的思想来完成USBL安装误差角的标定。首先建立基于安装误差角矩阵的矢量观测模型，通过构造观测向量和参考向量，该方法可以实时标定SINS和USBL的安装误差角。该方法的优点在于：该方法能实时标定出USBL安装误差角，并且操作简单，对标定路线没有具体要求；USBL定位系统在水听器接收基阵坐标系下的定位精度越高，该方法的标定精度也就越高。
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公开(公告)号：CN111024064B
公开(公告)日：2021-10-19
申请号：CN201911163364.0
申请日：2019-11-25
申请人： 东南大学
摘要： 本发明公开了一种改进Sage‑Husa自适应滤波的SINS/DVL组合导航方法，其主要目的在于解决外部量测噪声未知情况下基于SINS/DVL的组合导航问题。本发明的主要步骤包括：空间模型建立、滤波状态更新、滤波增益计算及量测更新、量测噪声方差阵计算和可变滑动窗处理等。本发明可以解决外部量测噪声未知情况下的SINS/DVL组合导航精度差和稳定性差的问题。相比目前普遍采用的基于Sage‑Husa的SINS/DVL的组合导航方法，本方法能够准确估计外界量测噪声，进一步提高组合导航精度和系统稳定性。
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