【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及深海导航与控制，特别是涉及一种水下平台大深度精准控位方法。
技术介绍
1、大深度下潜的水下装置通常用于海洋探测、资源勘探、科学研究和军事用途。随着人类探索海洋深处的需求不断增加，相关的技术发展也日益受到重视。特别是水下装置需要在大深度的海洋环境中稳定工作，面临水深密度变化、洋流、复杂地形等多重挑战。因此，惯性导航、姿态调节以及误差补偿技术都成为了大深度下潜装置设计和研究的关键。导航技术作为auv的核心技术，也是最难以解决的关键技术之一。现有的水下导航技术包括：
2、1、组合导航：如sins(光纤陀螺惯性导航系统)与dvl(多普勒)组合导航，这种方法通过融合惯性导航和速度测量来提高定位精度。然而在大深度环境中，dvl的有效测量范围会受到限制。
3、2、水声学(sonar)导航：通过声纳设备进行水下定位和障碍物探测，适用于浅海和中层水域。但在深海环境中，声波传播受到极大的影响，限制了其有效围和精度。
4、3、纯惯性导航：依赖惯性传感器(如陀螺仪和加速度计)进行自主导航，虽然可以在缺乏外部信号的情况下工作，但在长时间的下潜过程中，由于累积误差问题，导航精度往往难以维持。
5、有鉴于此，迫切需要提供一种适用于大深度下潜装置的精准导航控制方法。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种水下平台大深度精准控位方法，能够有效应对深海环境中的各种复杂情况，并在自主运行的过程中维持高精度的定位和姿态控制。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种水下平台大深度精准控位方法，包括：
3、s1、下潜装置进行自检；
4、s2、对所述下潜装置的惯导系统进行粗对准，以得到粗对准后的惯导系统；
5、s3、对粗对准后的惯导系统进行精对准，以得到精对准后的惯导系统；
6、s4、对精对准后的惯导系统进行姿态调整，以得到姿态调整后的惯导系统；
7、s5、对姿态调整后的惯导系统进行调垂控制，以得到调垂控制后的惯导系统；
8、s6、对调垂控制后的惯导系统进行制导主平面对准控制，以精确调整惯导系统姿态。
9、在本专利技术的一实施例中，还包括：
10、s7、存储并记录所述下潜装置的探测区域的深度、姿态和位置数据；
11、s8、根据所述探测区域的深度、姿态和位置数据，生成报告。
12、在本专利技术的一实施例中，步骤s2中的对所述下潜装置的惯导系统进行粗对准，以得到粗对准后的惯导系统包括：
13、检测所述惯导系统是否处于倾斜或自旋状态，若是，则向所述下潜装置的舵机发送调整命令，以使所述惯导系统处于水平稳定状态。
14、在本专利技术的一实施例中，步骤s3中的对粗对准后的惯导系统进行精对准，以得到精对准后的惯导系统包括：
15、s31、对粗对准后的惯导系统进行卡尔曼滤波，实时调整所述下潜装置的姿态误差、陀螺仪零漂补偿、加速度计的零偏值，校正姿态估计中的误差；
16、s32、利用回溯滤波算法对粗对准后的惯导系统中的陀螺仪和加速度计进行处理，以得到改进后的惯导系统姿态；
17、s33、实时测量改进后的惯导系统姿态的下潜装置的水深，以得到下潜速度；
18、s34、所述惯导系统根据所述水深、下潜速度、洋流误差模型，评估和补偿由于洋流引起的所述误差中的速度误差和位置误差。
19、在本专利技术的一实施例中，步骤s31中的对粗对准后的惯导系统进行卡尔曼滤波，实时调整所述下潜装置的加速度计的零偏值，校正姿态估计中的误差包括：
20、构建12维卡尔曼滤波误差模型，选取的状态向量x为：
21、
22、其中，12维状态变量依次为：姿态误差、速度误差、位置误差、陀螺仪零漂、加速计零偏，采用所述下潜装置的下潜速度作为观测量。
23、在本专利技术的一实施例中，步骤s32中的利用回溯滤波算法对粗对准后的惯导系统中的陀螺仪和加速度计进行处理，以得到改进后的惯导系统姿态包括：
24、将所述粗对准后的惯导系统中的陀螺仪和加速度计作为历史数据；
25、通过回溯姿态更新矩阵对所述历史数据进行分析，以改进当前姿态估计；
26、所述回溯姿态更新矩阵公式为：
27、
28、其中，和由经纬度和地球转速求得：
29、
30、其中，为姿态转换矩阵，为对准过程中载体系相对惯性系的关系，为相对惯性关系初始值，利用陀螺仪和加速度计的输出，由四元数更新求解，λ为经度，为纬度，ωie为角速度。
31、在本专利技术的一实施例中，步骤s4中的对精对准后的惯导系统进行姿态调整，以得到姿态调整后的惯导系统包括：
32、所述下潜装置下潜至底部设定位置时，所述下潜装置的声呐设备达到探测范围，启动声呐设备以开始寻找平坦位置；
33、所述惯导系统开始控位，所述陀螺仪和加速度计实时反馈姿态角度和运动速度，以得到姿态调整后的惯导系统。
34、在本专利技术的一实施例中，s5中的对姿态调整后的惯导系统进行调垂控制，以得到调垂控制后的惯导系统包括：
35、通过所述惯导系统反馈当前的航向角，基于目标方向保持下潜装置沿指定航向行进；
36、判断所述下潜装置是否存在偏航或侧倾角偏差，若是，则根据舵机和惯导系统的反馈信息，调整所述下潜装置姿态，以恢复到预设的航向和角度。
37、在本专利技术的一实施例中，s6中的对调垂控制后的惯导系统进行制导主平面对准控制，以精确调整惯导系统姿态包括：
38、根据目标的深度，调整所述下潜装置的俯仰角度；
39、判断所述下潜装置在水平方向的偏差是否大于设定偏差，若是，则调整偏航角度；
40、判断所述下潜装置是否存在横向偏移，若是，则调整滚转角度。
41、本专利技术还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，所述处理器运行程序指令实现上述的水下平台大深度精准控位方法。
42、如上所述，本专利技术的一种水下平台大深度精准控位方法，具有以下有益效果：
43、(1)本专利技术的水下平台大深度精准控位方法能够有效应对深海环境中的各种复杂情况，并在自主运行的过程中维持高精度的定位和姿态控制，本专利技术集成了高精度的惯导系统、动态洋流误差补偿技术、实时姿态调整，确保下潜装置在深海探测任务中能够稳定运行、准确采集数据。
44、(2)本专利技术的水下平台大深度精准控位方法完成粗对准和精对准后，惯导系统进入自主导航模式，依靠内部传感器实现长时间高精度导航，减少对外部卫星信号等辅助手段的依赖，特别适合在深海环境中执行任务，动态对准机制解决了对准时间短导致的导航精度不足问题。
45、(3)本专利技术的水下平台大深度精准控位方法过深度传感器采集水深数据，提取匀速下降阶段，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，步骤S2中的对所述下潜装置的惯导系统进行粗对准，以得到粗对准后的惯导系统包括：
4.根据权利要求1所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，步骤S3中的对粗对准后的惯导系统进行精对准，以得到精对准后的惯导系统包括：
5.根据权利要求4所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，步骤S31中的对粗对准后的惯导系统进行卡尔曼滤波，实时调整所述下潜装置的加速度计的零偏值，校正姿态估计中的误差包括：
6.根据权利要求5所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，步骤S32中的利用回溯滤波算法对粗对准后的惯导系统中的陀螺仪和加速度计进行处理，以得到改进后的惯导系统姿态包括：
7.根据权利要求6所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，步骤S4中的对精对准后的惯导系统进行姿态调整，以得到姿态调整
8.根据权利要求7所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，S5中的对姿态调整后的惯导系统进行调垂控制，以得到调垂控制后的惯导系统包括：
9.根据权利要求8所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，S6中的对调垂控制后的惯导系统进行制导主平面对准控制，以精确调整惯导系统姿态包括：
10.一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，其特征在于：所述处理器运行程序指令实现如权利要求1至9任意一项所述的水下平台大深度精准控位方法。
...【技术特征摘要】
1.一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，步骤s2中的对所述下潜装置的惯导系统进行粗对准，以得到粗对准后的惯导系统包括：
4.根据权利要求1所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，步骤s3中的对粗对准后的惯导系统进行精对准，以得到精对准后的惯导系统包括：
5.根据权利要求4所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，步骤s31中的对粗对准后的惯导系统进行卡尔曼滤波，实时调整所述下潜装置的加速度计的零偏值，校正姿态估计中的误差包括：
6.根据权利要求5所述的一种水下平台大深度精准控位方法，其特征在于，步骤s32中的利...
【专利技术属性】
技术研发人员：张田田，赵爱港，田丽虹，张俊峰，谢洲，
申请(专利权)人：宜昌测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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