[實用新型]一種單浮標拖纜形態(tài)監(jiān)測的水下GPS系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721875655.9
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN207780253U
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設計）人: 席勇輝;張榮閣;王毅
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司七五〇試驗場
• 主分類號: G01S19/45
• 分類號: G01S19/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供了一種單浮標拖纜形態(tài)監(jiān)測的水下GPS系統(tǒng)，包括監(jiān)測拖纜、GPS智能浮標、GPS天線、無線信號傳輸設備、監(jiān)測傳感器、計算分析終端；GPS智能浮標為柱式輕質結構，安裝有GPS天線、無線信號傳輸設備等電子儀器；監(jiān)測拖纜分別連接GPS智能浮標的水面以下部位和水下航行目標，監(jiān)測拖纜上布置有監(jiān)測傳感器；監(jiān)測傳感器可以實時測量安裝點位處監(jiān)測拖纜的深度、傾角、旋轉角度信息；計算分析終端為安裝有計算分析軟件的PC終端，能根據(jù)監(jiān)測拖纜形態(tài)計算水下目標與GPS智能浮標相對位置，結合GPS智能浮標的GPS坐標最終計算得到水下航行目標的GPS坐標，并在顯示設備上輸出。本實用新型能夠在復雜的海洋環(huán)境中確保理論計算的準確性。

技術領域

本實用新型涉及水下GPS系統(tǒng)的技術領域，特別是指一種單浮標拖纜形態(tài)監(jiān)測的水下GPS系統(tǒng)。

背景技術

GPS定位技術廣泛用于海上、陸上、空中各種運動載體的高精度導航定位。由于無線電信號不能在水中傳播，潛艇、水下機器人和其他水下航行體在水下導航定位主要利用慣性導航系統(tǒng)。慣性導航系統(tǒng)主要缺點是定位誤差隨時間積累。借助水聲定位等技術得到水下目標與水面GPS天線相對位置，從而將GPS水面定位向水下延伸的技術，稱為水下GPS技術。

目前水下GPS應用系統(tǒng)從工作原理上分主要有兩種：GPS浮標網絡的長基線水下定位系統(tǒng)和單個GPS浮標的水下相對定位系統(tǒng)。GPS浮標的作用是獲取浮標點處的GPS坐標。系統(tǒng)工作時一般通過水聲定位方式得到水下待定位目標與水上GPS浮標的相對位置，再結合各浮標點處的GPS坐標計算水下目標的大地坐標位置。

GPS浮標網絡的長基線水下定位系統(tǒng)，其在應用時要事先在跟蹤水域范圍布設3至4個GPS浮標，并安排水面船舶在附近保障測試任務，因此不僅作業(yè)區(qū)域有限，且工序繁瑣，成本高。單個GPS浮標的水下相對定位系統(tǒng)采用水下目標拖曳單個GPS浮標的方式，突破了作業(yè)區(qū)域的限制，能在大范圍海域對水下目標進行跟蹤定位。這種系統(tǒng)中水下目標與GPS浮標間相對位置的獲取有兩種方法。一種是在GPS浮標和水下目標上分別裝載超短基線陣和水聲換能器進行水聲定位，該方法目前主要用于對定位精度不是很高的情況(如水下潛艇的自身定位)。另一種是根據(jù)水動力參數(shù)等信息計算拖纜形態(tài)并得到水下目標位置。此方法不需要水聲設備配合定位，成本低，但只有在水下目標穩(wěn)定航行時才能有效定位，且由于復雜的海洋環(huán)境，并下不能保證理論計算的準確性。

實用新型內容

本實用新型實施例提供了一種單浮標拖纜形態(tài)監(jiān)測的水下GPS系統(tǒng)，為了解決現(xiàn)有技術中在復雜的海洋環(huán)境中不能確保理論計算準確性的問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型的實施例采用如下技術方案：

一種單浮標拖纜形態(tài)監(jiān)測的水下GPS系統(tǒng)，包括GPS天線、GPS智能浮標、監(jiān)測拖纜、監(jiān)測傳感器和計算分析終端；

所述GPS天線固定在GPS智能浮標位于水面以上的部位，用于接收GPS衛(wèi)星信號進行定位；

所述GPS智能浮標為柱式輕質結構，用于產生正浮力，直立地漂浮在水面；所述GPS智能浮標內部安裝有電子設備；

所述監(jiān)測拖纜用于連接GPS智能浮標的水面以下部位和水下航行目標，為GPS智能浮標與水下航行目標提供拖曳力以及信號和電力傳輸；所述監(jiān)測拖纜上布置有監(jiān)測傳感器；

所述監(jiān)測傳感器布置有多套，包含深度傳感器、傾角傳感器和電子三維羅盤，用于實時測量安裝點位處監(jiān)測拖纜的深度、傾角和旋轉角度；

所述監(jiān)測傳感器通過連接纜線進行各安裝單元的信號傳輸，包括安裝點位處的深度、傾角和旋轉角度，并將信號傳輸?shù)接嬎惴治鼋K端；

所述計算分析終端用于根據(jù)所述監(jiān)測傳感器采集的深度、傾角和旋轉角度計算水下航行目標與GPS智能浮標的相對位置，再結合GPS智能浮標的GPS坐標，計算得到水下航行目標的GPS坐標，并在顯示設備上輸出。