[發明專利]一種深海實時高精度定位方法及系統

有效

• 申請號: 201810877548.2
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109116360B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 張同偉;秦升杰;王向鑫;唐嘉陵;魯德泉;李正光
• 申請（專利權）人: 國家深海基地管理中心
• 主分類號: G01S15/06
• 分類號: G01S15/06;G01S15/88
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發明提供一種深海實時高精度定位方法及系統。本發明基于射線理論模型，以方位角、傳播時延、深海運載器深度和水面監控平臺聲學換能器深度分別為本征聲線出射角、本征聲線傳播時間、本征聲線出射深度和本征聲線終點深度，快速計算出連接水面監控平臺和深海運載器的本征聲線，進而準確解算出深海運載器相對于水面監控平臺的位置，并通過水面監控平臺的經緯度轉換為深海運載器的絕對位置信息，實現實時高精度定位。

技術領域

本發明涉及深海測量領域，特別是涉及一種深海實時高精度定位方法及系統。

背景技術

目前，深海聲學定位系統主要由安裝在科考船上的超短基線(長基線使用較少)和安裝在深海運載器上的應答信標組成。其定位流程是科考船對深海運載器定位，然后水聲通信將定位結果發送給深海運載器。這種定位系統和定位模式主要由兩個弊端：空間基準不統一和深海運載器獲取自身位置信息更新率低/延時大。

在實際應用中，水面監控平臺(如科考船、無人船、浮標等)主要用于監控深海運載器的位置和狀態，并不需要很高的狀態數據更新率，可以每隔15分鐘，甚至更長時間，獲取一次位置信息；與之相反，深海運載器水下作業時更需要實時獲取自身位置信息，而且更新率盡可能高(如1秒)。因此亟需一種深海實時高精度定位方法及系統來解決這一技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種深海實時高精度定位方法及系統，能夠提高深海定位的實時性和精度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種深海實時高精度定位方法，所述方法應用于深海實時高精度定位裝置，所述裝置分別安裝在水面監控平臺和深海運載器上，所述定位方法包括：

獲取所述水面監控平臺的經緯度和時間信息；

將所述水面監控平臺的自身經緯度和時間信息以水聲通信的方式下發至所述深海運載器；

通過所述深海運載器解碼通信信息，獲取所述水面監控平臺發射通信信息時的經緯度和時間；

獲取所述深海運載器接收到通信信息的時間；

根據所述水面監控平臺發射通信信息的時間和所述深海運載器接收到通信信息的時間，得到傳播時延；

根據前面一段時間內的所述深海運載器航跡和所述水面監控平臺航跡，初步估計所述水面監控平臺相對于所述深海運載器的方位角；

根據深海運載器接收到的通信信號和所述方位角，確定所述水面監控平臺相對于所述深海運載器的精確方位角；

獲取所述深海運載器的深度信息；

根據所述傳播時延、所述精確方位角和所述深度信息確定所述深海運載器相對所述水面監控平臺的相對位置信息；

根據所述相對位置信息和所述水面監控平臺經緯度信息計算所述深海運載器的絕對位置信息。

可選的，通過衛星定位的方式實時獲取所述水面監控平臺的經緯度和時間信息。

可選的，所述根據前面一段時間內的所述深海運載器航跡和所述水面監控平臺航跡，初步估計所述水面監控平臺相對于所述深海運載器的方位角，具體包括：

通過深海運載器的自身航跡先驗信息和所述水面監控平臺已知航跡先驗信息，初步估計兩者之間的相對方位角；

根據所述相對方位角預設所述深海運載器上的聲學定位系統換能器陣列的波束指向，使其指向所述水面監控平臺方向。

可選的，所述根據深海運載器接收到的通信信號和所述方位角，確定所述水面監控平臺相對于所述深海運載器的精確方位角，具體包括：