[發(fā)明專利]單兵水下導(dǎo)航方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811372282.2
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109489668A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李勝全;歸麗華;朱建軍;黃曉霜
• 申請（專利權(quán)）人: 上海瀚界科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 季永康

1.一種單兵水下導(dǎo)航方法，應(yīng)用于由單兵攜帶的單兵水下導(dǎo)航裝置，其中該方法包括：

在單兵下水前，獲取所述單兵的初始定位信息和初始方位信息，并基于所述初始定位信息和所述初始方位信息初始化水面基準(zhǔn)坐標(biāo)；

在所述單兵下水后，獲取所述單兵在水下作業(yè)的過程中的作業(yè)狀態(tài)信息，其中所述作業(yè)狀態(tài)信息包括水深信息、過程方位信息和水平行進(jìn)速度信息；

基于所述水面基準(zhǔn)坐標(biāo)和所述作業(yè)狀態(tài)信息，確定所述單兵的水下空間坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述獲取所述單兵的初始定位信息和初始方位信息包括：

基于配置在所述單兵水下導(dǎo)航裝置中的衛(wèi)星定位器獲取單兵的GNSS大地坐標(biāo)，并基于所述GNSS大地坐標(biāo)確定所述初始定位信息；

基于配置在所述單兵水下導(dǎo)航裝置中的正交磁阻傳感器獲取地磁強度分量，并根據(jù)所獲取的地磁強度分量計算方位信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，方位信息θ通過包括以下方式計算而得：

θ＝atan(B_y/B_x)

其中，B_x和B_y分別是x、少正交方向上的地磁強度分量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述獲取所述單兵在水下作業(yè)的過程中的作業(yè)狀態(tài)信息包括：

基于所述單兵水下導(dǎo)航裝置中的壓力傳感器，采集所述單兵在水下作業(yè)過程中的實時水壓信息；

基于預(yù)標(biāo)定的壓力水深表和所述實時水壓信息確定所述水深信息，其中所述壓力水深表中配置有水壓與對應(yīng)的水深之間的映射關(guān)系。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述獲取所述單兵在水下作業(yè)的過程中的作業(yè)狀態(tài)信息包括：

基于所述單兵水下導(dǎo)航裝置中的分裂波束聲學(xué)傳感器探測其所發(fā)出的多束分裂波束在水中的多普勒頻移；

基于所探測的多普勒頻移，確定所述水平行進(jìn)速度信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，單兵在水平面上的所述水平行進(jìn)速度信息v通過包括以下方式計算而得：

v＝c·f_d/(4f₀cosα)

其中，f_d為所探測的多普勒頻移，c為水中的聲速，f₀為探測聲信號頻率，α為分裂波束與水面間的夾角。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于所述水面基準(zhǔn)坐標(biāo)和所述作業(yè)狀態(tài)信息，確定所述單兵的水下空間坐標(biāo)包括：

通過如下方式來推算所述單兵在水中的三維坐標(biāo)(x_i，y_i，z_i)：

x_i＝x_i-1+△r·cosθ

y_i＝y(tǒng)_i-l+△r·sinθ

z_i＝f(P_i)

其中，(x_i-1，y_i-1，z_i-1)為上一同步周期T之前的位置坐標(biāo)值，f(P_i)為水壓與對應(yīng)的水深之間的映射關(guān)系，Δr＝v·T為同步周期T內(nèi)單兵沿行進(jìn)水平方向前進(jìn)的距離，以及Δr·cosθ及Δr·sinθ為水平正交方向上的位移偏移量。

8.一種單兵水下導(dǎo)航裝置，其由單兵攜帶并進(jìn)行水下作業(yè)，其中該裝置包括：

水面基準(zhǔn)確定單元，用于在單兵下水前，獲取所述單兵的初始定位信息和初始方位信息，并基于所述初始定位信息和初始方位信息初始化水面基準(zhǔn)坐標(biāo)；

作業(yè)狀態(tài)獲取單元，用于在所述單兵下水后，獲取所述單兵在水下作業(yè)的過程中的作業(yè)狀態(tài)信息，其中所述作業(yè)狀態(tài)信息包括水深信息、過程方位信息和水平行進(jìn)速度信息；

水下空間坐標(biāo)確定單元，用于基于所述水面基準(zhǔn)坐標(biāo)和所述作業(yè)狀態(tài)信息，確定所述單兵的水下空間坐標(biāo)。