一种提高基于mems陀螺的无人艇协同导航定位精度的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于微机电系统陀螺误差快速补偿的提高基于MEMS陀螺的无人艇协同导航定位精度的方法。本发明包括：建立正向滤波模型；存储正向滤波数据；逆向滤波系统模型建立；建立逆向滤波量测模型；利用建立的系统模型和量测模型；正向滤波。本发明将MEMS陀螺测量航向的误差也扩充成为了状态向量，使得滤波过程中能够更有效地补偿MEMS陀螺的误差。逆向滤波在协同导航模型中操作简单，易于实现，只需要改变速度v的符号并反向利用正向滤波时存储的数据，包括从艇航推得到的位置和主从艇的距离。由于逆向滤波可以反复利用一小段已经存储的数据，不需要采集更多的数据，从而显著提高了滤波估计的速度，而计算机计算速度较快。
【专利说明】—种提高基于MEMS陀螺的无人艇协同导航定位精度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem, MEMS)陀螺误差快速补偿的提高基于MEMS陀螺的无人艇协同导航定位精度的方法。
【背景技术】
[0002]无人水面艇是一种在水面行驶，可以由人进行�？夭僮骰蛘咦灾鞑僮鞯乃娲�。随着对海洋开发认识的加深，无人水面艇以其机动性强、成本低等优势成为研究热点。多无人艇的协同导航是利用系统中主艇的高精度导航信息，通过一定的信息交换，实现艇间导航资源的共享，使装备低精度导航设备的从艇可以提高自身的导航精度。因此研究无人水面艇的协同导航具有重要的理论价值和实际意义。
[0003]GPS虽然能提供精确的位置信息，并能定时校正从艇惯导误差，但容易受到地理条件和人为干扰。与之相比，运用发送时间同步的水声数据可以算出主从艇的相对距离，这一信息可以协助从艇进行导航定位。从艇上运用由扩展卡尔曼滤波(EKF)融合测得的距离和位置信息估计来减小估计误差。
[0004]近年来，MEMS陀螺作为惯性领域一个十分重要的分支，获得了长足的发展。由于其成本低、尺寸小、重量轻、可靠性高等优点，在低成本惯性系统中得到越来越多的应用，在协同导航中可以作为从艇惯性导航设备进行装备。受MEMS陀螺目前精度较低的限制，在使用前，必须要建立合理的漂移误差模型，从而对陀螺误差进行估算和补偿。为了解决陀螺误差的可观测性问题，可以先估计陀螺初始航向偏差，再估计陀螺漂移。采用逆向滤波方法来估计陀螺误差能大大缩短估计时间，提高定位精度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种反向利用存储的数据进行逆向滤波，来缩短MEME系统误差的估计时间，进而提高协同导航定位精度的提高基于MEMS陀螺的无人艇协同导航定位精度的方法。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
[0007]( I)建立正向滤波模型:
[0008]从艇上的水声通信�？榻邮罩魍Х⒗吹男畔ⅲü藕欧⑺秃徒邮盏氖奔洳畛艘陨偌扑阒鞔油У木嗬胱魑鄄饬浚枚嗥绽詹馑僖遣饬康乃俣群蚆EMS陀螺测出的航向，通过扩展卡尔曼滤波估计从艇的位置和MEMS陀螺的误差
[0009]状态一步预测方程为:
[0010]
【权利要求】
1.一种提高基于MEMS陀螺的无人艇协同导航定位精度的方法，其特征在于: (1)建立正向滤波模型 从艇上的水声通信�？榻邮罩魍Х⒗吹男畔ⅲü藕欧⑺秃徒邮盏氖奔洳畛艘陨偌扑阒鞔油У木嗬胱魑鄄饬浚枚嗥绽詹馑僖遣饬康乃俣群蚆EMS陀螺测出的航向，通过扩展卡尔曼滤波估计从艇的位置和MEMS陀螺的误差状态一步预测方程为:
【文档编号】G01C21/20GK103968842SQ201410216171
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】徐博, 金辰, 刘杨, 董海波, 邱立民, 贺浩, 高伟, 白金磊, 单为 申请人:哈尔滨工程大学
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