[發明專利]單兵水下導航方法及裝置

在審

• 申請號: 201811372282.2
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109489668A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 李勝全;歸麗華;朱建軍;黃曉霜
• 申請（專利權）人: 上海瀚界科技發展有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 季永康

本發明涉及導航定位技術領域。本發明實施例提供一種單兵水下導航方法及裝置，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坐標；在所述單兵下水后，獲取所述單兵在水下作業的過程中的作業狀態信息，其中所述作業狀態信息包括水深信息、過程方位信息和水平行進速度信息；基于所述水面基準坐標和所述作業狀態信息，確定所述單兵的水下空間坐標。由此，實現了有效地實時確定單兵在水下的空間坐標，能夠便于為水下作業單兵指導水下導航。

技術領域

本發明涉及導航定位技術領域，具體地涉及一種單兵水下導航方法及裝置。

背景技術

水下環境與水面環境差異巨大，主要表現為水下能見度差，目視距離僅有幾米，這直接導致水下蛙人單兵的方向感差，實現自主定位困難，這直接導致了水下作業的蛙人面臨著諸多風險和不便，尤其是在渾濁水下作業時，無法搜索發現目標和準確到達預定位置，嚴重影響了水下作業的效率和效果，甚至可能危及蛙人的生命安全。

為此，有必要研究一種方法及設備為水下蛙人實時提供位置導航信息。目前，基于單一技術方法難以實現水下蛙人有效的空間定位，已嚴重制約蛙人單兵水下作業的技術發展。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種單兵水下導航方法及裝置，用以至少解決現有技術中難以為水下蛙人單兵提供導航信息，無法為其空間定位的技術問題。

為了實現上述目的，本發明實施例一方面提供單兵水下導航方法，應用于由單兵攜帶的單兵水下導航裝置，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坐標；在所述單兵下水后，獲取所述單兵在水下作業的過程中的作業狀態信息，其中所述作業狀態信息包括水深信息、過程方位信息和水平行進速度信息；基于所述水面基準坐標和所述作業狀態信息，確定所述單兵的水下空間坐標。

可選的，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航裝置中的衛星定位器獲取單兵的GNSS(Global Navigation SatelliteSystem，全球導航衛星系統)大地坐標，并基于所述GNSS大地坐標確定所述初始定位信息；基于配置在所述單兵水下導航裝置中的正交磁阻傳感器獲取地磁強度分量，并根據所獲取的地磁強度分量計算方位信息。

可選的，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、y正交方向上的地磁強度分量。

可選的，所述獲取所述單兵在水下作業的過程中的作業狀態信息包括：基于所述單兵水下導航裝置中的壓力傳感器，采集所述單兵在水下作業過程中的實時水壓信息；基于預標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的水深之間的映射關系。

可選的，所述獲取所述單兵在水下作業的過程中的作業狀態信息包括：基于所述單兵水下導航裝置中的分裂波束聲學傳感器探測其所發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，確定所述水平行進速度信息。

可選的，單兵在水平面上的所述水平行進速度信息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。