[發明專利]基于GNSS衛星的水下航行器定位方法及系統

無效

• 申請號: 201210065951.8
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102608640A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 孫希延;紀元法;符強;王守華;嚴素清;鄧洪高;吳孫勇;張瑞霞
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01S19/48
• 分類號: G01S19/48;G01S19/31;G01S15/06
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

1.基于GNSS衛星的水下航行器定位方法，其特征是，包括如下步驟：

(1)在水面上布設至少3個定位浮標，上述每個定位浮標上均攜帶有GNSS接收機和水聲應答機；

(2)水下航行器上攜帶有水聲問答機；

(3)定位浮標的GNSS接收機接收3顆或3顆以上的GNSS播放的衛星信號，實時完成定位浮標的定位和授時，并把定位和授時信息發送到水聲應答機；

(4)當水下航行器需要定位時，水下航行器的水聲問答機便產生問答信號，并將該問答信號轉換為聲信號后發送出去；

(5)定位浮標的水聲應答機接收到水下航行器發來的問答信號后，將定位和授時信息進行編碼和調制為應答信號，并將該應答信號轉換為聲信號發射出去；

(6)水下航行器的水聲問答機接收定位浮標的水聲應答機返回的應答信號后，完成定位浮標到水下航行器的距離測定；

(7)當水下航行器的水聲問答機同時得到至少3個定位浮標到水下航行器的距離時，就可以計算出水下航行器的絕對位置坐標。

2.根據權利要求1所述基于GNSS衛星的水下航行器定位方法，其特征是，步驟(4)中水聲問答機將問答信號轉換為聲信號和/或步驟(5)中水聲應答機將應答信號為聲信號的過程具體如下：

(a)信息編碼：將問答信號進行糾錯編碼和交織編碼；

(b)擴頻調制：采用m序列對信息編碼后的問答信號進行直接序列擴頻；

(c)載波調制：采用相位想干調制方式對擴頻調制后的問答信號進行調制；

(d)發射帶通濾波：將載波調制后的問答信號進行帶通濾波；

(e)數模轉換：將濾波后的問答信號進行模數轉換；

(f)發射放大：將模數轉換后的問答信號進行發達后發送出去。

3.根據權利要求1或2所述基于GNSS衛星的水下航行器定位方法，其特征是，在步驟(6)中，水聲問答機是采用雙向單程測距方法實現定位浮標到水下航行器的距離測定的，即：

(a)定位浮標上的水聲應答機通過捕獲跟蹤水下航行器上的水聲問答機發出的反向測距信號，獲得到前向測距信號幀同步與反向測距信號幀同步之間的時延T₁；

(b)水下航行器的水聲問答機通過捕獲跟蹤定位浮標的水聲應答機發出的反向測距信號，獲得到前向測距信號幀同步與反向測距信號幀同步之間的時延T₂；

(c)將上述步驟所得時延T₁和時延T₂，分別帶入式③和式④即可得到定位浮標和水下航行器的距離D和時鐘差Δt

D=12·[(T1+T2)-(t12+t21)]·c]]>③

Δt=12·[(T1-T2)+(t12-t21)]]]>④

上式中，定位浮標到水下航行器的單向時延遲t₁₂和水下航行器到定位浮標的單向時延遲t₁₂均通過標校獲得，c為聲波在水中傳播的速度。