[發(fā)明專利]用于水柱輔助導(dǎo)航的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380068275.2
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN104870940A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B·S·斯特朗
• 申請（專利權(quán)）人: 德立文亞迪儀器公司
• 主分類號: G01C21/12
• 分類號: G01C21/12
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 張春媛;閻娬斌

1.一種用于對航行器進(jìn)行導(dǎo)航的系統(tǒng)，包括：

大地基準(zhǔn)傳感器，其被配置為測量以大地為基準(zhǔn)的航行器速度；

流速剖面儀，其被配置為獲得與所述航行器相關(guān)的流速分布觀測，當(dāng)所述航行器速度的所述大地基準(zhǔn)傳感器測量可用時，所述流速分布觀測包括以大地為基準(zhǔn)的流速分布，并且當(dāng)大地基準(zhǔn)傳感器測量不可用時，所述流速分布包括觀測到的水流分布；以及

處理器，其被配置為：

響應(yīng)于初始的大地基準(zhǔn)航行器速度，確定以大地為基準(zhǔn)的流速分布的平均估計；

當(dāng)大地基準(zhǔn)測量不可用時，使用順序觀測的水流分布并在空間上將它們轉(zhuǎn)移到深度單元的固定網(wǎng)格；

通過求得連續(xù)觀測到的分布的差分并且求得所述深度單元的固定網(wǎng)格的平均，確定由水柱推導(dǎo)出的航行器速度變化的估計；

通過累加所述初始的大地基準(zhǔn)航行器速度和所述航行器速度的隨后變化，確定由水柱推導(dǎo)出的航行器速度的估計；

將由水柱推導(dǎo)出的航行器速度的估計用于導(dǎo)航方案和使流速分布以大地為基準(zhǔn)，直到以大地為基準(zhǔn)的航行器速度可用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述處理器進(jìn)一步被配置為：一旦重新獲得所述以大地為基準(zhǔn)的航行器速度，就響應(yīng)于所述以大地為基準(zhǔn)的航行器速度確定所述航行器速度并且向后校正所述航行器位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括水底追蹤器，其被配置為測量水底航行器相對于所述水底的速度，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置為：響應(yīng)于測量的水底航行器速度，確定所述航行器速度并且向后校正所述航行器位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：

航行器方位傳感器，其被配置為測量航向、俯仰和橫滾；以及

航行器深度傳感器，其被配置為測量深度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置為：在時間上同步測量的航向、測量的俯仰、測量的橫滾、測量的深度、測量的航行器速度、測量的流速分布觀測和測量的水底追蹤器航行器速度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述大地基準(zhǔn)傳感器進(jìn)一步被配置為測量航行器位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述流速剖面儀包括聲學(xué)多普勒流速剖面儀。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述大地基準(zhǔn)傳感器包括GPS接收器。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述大地基準(zhǔn)傳感器包括轉(zhuǎn)換對準(zhǔn)導(dǎo)航單元。

10.一種航行器導(dǎo)航方法，包括：

測量以大地為基準(zhǔn)的航行器速度；

確定與所述航行器相關(guān)的流速分布觀測，當(dāng)所述航行器速度的所述大地基準(zhǔn)傳感器測量可用時，所述流速分布觀測包括以大地為基準(zhǔn)的流速分布，并且當(dāng)大地基準(zhǔn)傳感器測量不可用時，所述流速分布包括觀測到的水流分布；

響應(yīng)于初始的大地基準(zhǔn)航行器速度，確定以大地為基準(zhǔn)的流速分布的平均估計；

當(dāng)大地基準(zhǔn)測量不可用時，在空間上將順序觀測的水流分布轉(zhuǎn)移到深度單元的固定網(wǎng)格；

通過求得連續(xù)觀測到的分布的差分并且求得所述深度單元的固定網(wǎng)格的平均，確定由水柱推導(dǎo)出的航行器速度變化的估計；

通過累加所述初始的大地基準(zhǔn)航行器速度和所述航行器速度的隨后變化，確定由水柱推導(dǎo)出的航行器速度的估計；

將所述由水柱推導(dǎo)出的航行器速度的估計用于導(dǎo)航方案和使流速分布以大地為基準(zhǔn)，直到以大地為基準(zhǔn)的航行器速度可用。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括：一旦重新獲得所述以大地為基準(zhǔn)的航行器速度，就響應(yīng)于所述以大地為基準(zhǔn)的航行器速度確定所述航行器速度并且向后校正所述航行器位置。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，向后校正所述航行器位置包括線性校正。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括：

測量水底航行器相對于水底的速度；

響應(yīng)于測量的水底航行器速度，確定所述航行器速度；

響應(yīng)于測量的水底航行器速度，向后校正所述航行器位置。

14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括：

至少測量航行器的方位參數(shù)、俯仰和橫滾；以及

測量航行器深度。