CN115752453B 基于hmm的电磁计程仪洋流估计与组合导航方法及系统 （中山大学）

Cross-NoiseLinearKalmanFilter.《基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合导航种基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合导航方信息和电磁计程仪输出的对水速度通过隐式马尔科夫滤波器融合得到滤除噪声后的对水融合速度，通过两级卡尔曼滤波器得到二级滤波参通过两级卡尔曼滤波器和反馈校正算法完成洋2接收惯性导航系统输出的前进速度信息和电磁计程仪输出的对水将所述对水融合速度输入一级卡尔曼滤波器，得到一级滤波参接收全球卫星导航系统的位置信息，并将位置信息和一级滤波根据二级对地速度与对水融合速度，得到洋流速度，并将洋流2.如权利要求1所述的一种基于HMM的电磁计程仪洋流式中表3.如权利要求2所述的一种基于HMM的电磁计程仪洋在同时收到全球卫星导航系统的位置信息和电磁计程仪的对水速3以姿态矩阵c:在仅收到电磁计程仪的对水速度时，惯导处于基于惯性导航获取首次GNSS校正前或长时间得不到GNS在无外界量测信息时，惯导处于纯惯性导航模式，一级卡尔4.如权利要求1所述的一种基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合4ve表示与载体前进相同方向的洋流速度；表示惯性导航系统的量测噪声；ipauu表示电磁计程仪的量测噪声。5.如权利要求1所述的一种基于HMM的电磁计程仪洋将所述二级对地速度分别反馈至比力模型、一级卡尔曼滤波器和二级根据运载体在导航系下的几何运动加速度，得到位置纯惯性解算结对二级纬度进行解算，得到地球自转角速度计算误差和导航系相对地将地球自转角速度计算误差和导航系相对地球系旋转角速度计算误差分别反馈至一在一级卡尔曼滤波器和二级卡尔曼滤波器模型稳定后，根6.如权利要求5所述的一种基于HMM的电磁计程仪洋流估计式中，表示运载体在导航系下的几何运动加速度；c:表示载体系哥氏加速度；表示由载体运动引起的对地向心加速度；g"表示重力加速度；统称为有害加速度；57.如权利要求5所述的一种基于HMM的电磁计程仪洋HMM融合模块，用于接收惯性导航系统输出的前进速度信息和电磁计程仪输出的对水二级滤波模块，用于接收全球卫星导航系统的位置信息，并反馈校正模块，用于利用二级滤波参数和对水补偿速度9.一种计算机设备，其特征在于：包括处理器和存储器67[0001]本发明涉及惯性导航技术领域，尤其涉及一种基于HMM的电磁计程仪洋流估计与中测速设备/全球卫星定位系统(globalnavigationsatellitesystem，GNSS)组合导航8[0006]本发明提供了一种基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合导航方法及系统，解决[0007]为解决以上技术问题，本发明提供了一种基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合NV,分9和vINS-i(i＝E,N,U)分别是洋流补偿后的HMM输出的n系下GNSSINSINS[0032]在进一步的实施方案中，所述利用二级滤波参数和对水[0036]将地球自转角速度计算误差和导航系相对地球系旋转角速度计算误差分别反馈[0037]在一级卡尔曼滤波器和二级卡尔曼滤波器模型稳定后，根据位置纯惯性解算结统称为有害加速度；[0052]HMM融合模块，用于接收惯性导航系统输出的前进速度信息和电磁计程仪输出的[0059]本发明提供了一种基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合导航方法及系统，所述方法利用HMM算法将纯惯性解算的速度与电磁计程仪测量的速度进行融合，得到噪声被抑[0060]图1是本发明实施例提供的基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合导航方法流程[0065]下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给[0067]S1.接收惯性导航系统输出的B表示磁场强度；l表示磁场横截面的高C表示与载体前进相同方向的洋流速度。y-HMM是经过HMM滤波后的载体对前进水速度(不含仪器的测量出的对水前进速度vHMM-y进行补偿，可以得到洋流补偿后的对水速度(对地速度)：uu-,=,利用洋流补偿后的对水速度v′HMM-y可以进一步提升组合导航精度，本实施例(HMM)模型如下：k[0082]假设组成状态转移矩阵和量测矩阵这两个矩阵的元素分别为Fij和Hij，则有关系ij是INS和EML中精度较高者占有的权重大一些，精度较低者小一点，对于常用精度的EML和k-1表示系统噪声矩阵；Pk|k-1表示从(k-1)时刻到k时刻的一步预测方差矩阵；Pk-1|k-2表示从(k-2)时刻到(k-1)时[0087]本实施例采用基于线性卡尔曼滤波(linearKalmanfilter，LKF)的间接组合导系n相对惯性系i的转动角速度在导航系n下的投影；表示导航系相对惯性系旋转角速vn;;分别表示加速度计[0101]Mn=(x),Nvg、V、VY分[0117]Wk-1、Vk是系统噪声向量和量测噪声向量，两者都是零均值的高斯白噪声向量序[0120]1)当同时收到GNSS和EML的位置和速度测量信息(二级卡尔曼滤波器)时，惯导处和vINS-i(i＝E,N,U)分别是洋流补偿后的HMM输出的n系下INSINS[0124]2)当仅收到EML的速度测量信息(一级卡尔曼滤波器)时，惯导处于INS/EML(或出的是b系相对于惯性系(i系)的角速度u;,而角速度信息不能直接测量获得，需对姿的哥氏加速度；表示由载体运动引起的对地向心加速度；gn表示重力加速度；统称为有害加速度。[0149]p=Mn"[0155]S3.接收全球卫星导航系统的航信息和GNSS信息一起输入二级卡尔曼滤波器，二级卡尔曼滤波器输出的对地速度与HMM输出的对水速度相减得到洋流速度，将此洋流速度反馈至HMM的输出得到修正后的HMM速[0159]本实施例将2级KF滤波输出的n系下的对地速度带入比力方程和卡尔曼滤波器模纬度计算得到的do;,和do:,等变量反馈至比力方程等纯惯性解算和KF模型中，待2级卡尔GNSS校正的频率取决于洋流的变化周期，对于定常或缓变洋流则只需要很长时间校正一[0164]本发明实施例提供了一种基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合导航方法，所述方法将惯性导航系统输出的前进速度信息和电磁计程仪输出的对水速度通过隐式马尔科[0172]关于一种基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合导航系统的具体限定可以参见上[0173]本发明实施例提供了一种基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合导航系统，所述[0179]本发明实施例提供的一种基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合导航方法及系统，其一种基于HMM的电磁计程仪洋流估计与组合导航方法能够实现AUV下潜/上浮过程中获取对地、洋