[發(fā)明專利]一種深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時一體化方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810877550.X
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN108955678B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張同偉;秦升杰;王向鑫;唐嘉陵;魯?shù)氯?/a>;李正光
• 申請（專利權(quán)）人: 國家深海基地管理中心
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S15/06;G01S15/58;G01S15/88;H04B7/185
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開一種深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時一體化方法及系統(tǒng)。采用本發(fā)明的方法實現(xiàn)了通信、定位、導(dǎo)航、授時的一體化和深度融合，能夠統(tǒng)一各傳感器和系統(tǒng)之間的空間基準(zhǔn)和時間基準(zhǔn)，降低信息融合難度，實現(xiàn)便捷水聲通信、實時/高更新率/低功耗/高精度定位、高精度/容錯導(dǎo)航、精確授時。本發(fā)明實現(xiàn)了通信、定位、導(dǎo)航、授時四種工作模式同時進(jìn)行，能夠從根本上解決水聲通信實用性不足、導(dǎo)航定位性能低下、無授時功能等問題，提高了深海運(yùn)載器的水下作業(yè)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深海探測領(lǐng)域，特別是涉及一種深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時一體化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高質(zhì)量深海通信定位導(dǎo)航授時是深海空間站、深海載人潛水器、深海無人遙控潛水器、深海自主航行器等大型深海運(yùn)載器進(jìn)入深海、探測深海和開發(fā)深海的關(guān)鍵。然而，不論是歐美日俄等傳統(tǒng)海洋強(qiáng)國，還是中韓印等新興海洋國家，無一例外地采用相互分離的通信系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、同步時鐘(原子鐘)分別為深海運(yùn)載器提供通信、定位、導(dǎo)航、時間服務(wù)。各系統(tǒng)相互獨(dú)立直接導(dǎo)致各分離系統(tǒng)的時間、空間基準(zhǔn)不統(tǒng)一，增加了信息融合難度，降低了導(dǎo)航定位精度；科考船對深海運(yùn)載器定位，然后水聲通信將定位結(jié)果發(fā)送給深海運(yùn)載器，導(dǎo)致深海運(yùn)載器獲得自身位置信息更新率低、延時大。傳統(tǒng)通信定位導(dǎo)航系統(tǒng)和工作模式存在固有缺陷，直接影響了深海運(yùn)載器在深海科考、環(huán)境調(diào)查、資源開發(fā)中的作業(yè)效率。

近年來，隨著深海高新技術(shù)裝備的大力發(fā)展，對便捷水聲通信、實時/高更新率/低功耗/高精度定位、高精度/容錯導(dǎo)航、精確授時的需求正在變得愈加迫切與廣泛。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時一體化方法及系統(tǒng)，從根本上解決水聲通信實用性不足、導(dǎo)航定位精度低下、無授時功能等問題，提高深海運(yùn)載器的水下作業(yè)效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時一體化方法，所述一體化方法應(yīng)用于深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時一體化裝置，所述裝置包括水面監(jiān)控平臺、深海運(yùn)載器和科考船/岸基監(jiān)控中心，所述一體化方法包括：

獲取水面監(jiān)控平臺的經(jīng)緯度和時間信息；

將水面監(jiān)控平臺的經(jīng)緯度和所述時間信息以水聲通信的方式下發(fā)至深海運(yùn)載器；

通過深海運(yùn)載器解碼通信信息，獲取水面監(jiān)控平臺發(fā)射通信信息時的經(jīng)緯度和時間；

獲取深海運(yùn)載器接收到通信信息的時間；

根據(jù)水面監(jiān)控平臺發(fā)射通信信息的時間和深海運(yùn)載器接收到通信信息的時間，得到傳播時延；

獲取所述深海運(yùn)載器的聲速剖面和所述深海運(yùn)載器深度；

根據(jù)所述聲速剖面、所述深海運(yùn)載器深度和所述傳播時延，構(gòu)建本征聲線；

根據(jù)所述本征聲線和所述深海運(yùn)載器深度，得到水面監(jiān)控平臺與深海運(yùn)載器的水平距離；

獲取所述水面監(jiān)控平臺相對于所述深海運(yùn)載器的精確方位角；

根據(jù)所述傳播時延、所述方位角和所述深海運(yùn)載器深度確定所述深海運(yùn)載器相對所述水面監(jiān)控平臺的相對位置信息；

根據(jù)所述相對位置信息和所述水面監(jiān)控平臺經(jīng)緯度信息計算所述深海運(yùn)載器的絕對位置信息；

獲取所述深海運(yùn)載器的慣性導(dǎo)航信息和多普勒計程儀信息；

將所述水面監(jiān)控平臺的經(jīng)緯度信息、所述水平距離、所述絕對位置信息、所述慣性導(dǎo)航信息和所述多普勒計程儀信息進(jìn)行融合校正，得到組合導(dǎo)航信息；

將所述深海運(yùn)載器組合導(dǎo)航信息和所述深海運(yùn)載器狀態(tài)信息等以水聲通信的方式向上發(fā)送至所述深海運(yùn)載器水面監(jiān)控平臺；