[發(fā)明專利]一種深海水下自主航行器導航定位及校準方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811581331.3
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109782323B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 向偉;胡慶玉;馮朝;雷敏;席曉犇
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一0研究所
• 主分類號: G01S19/47
• 分類號: G01S19/47;G01S15/88;G01C21/16
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;付雷杰

1.一種深海水下自主航行器導航定位及校準方法，其特征在于，所述深海水下自主航行器中搭載水聲定位系統(tǒng)水下單元，在作業(yè)母船中部署水聲定位系統(tǒng)水上單元，所述深海水下自主航行器的定位及校準過程包括如下步驟：

步驟1、深海水下自主航行器在船載或水面漂泊狀態(tài)下，對其組合導航定位系統(tǒng)進行初始對準，并利用衛(wèi)星定位數據對組合導航定位系統(tǒng)進行位置有源校準；

步驟2、所述水上單元對深海水下自主航行器進行水聲定位，獲取深海水下自主航行器與所述作業(yè)母船的相對位置、獲得相對位置對應的UTC時間以及其與所述作業(yè)母船的距離；根據所述距離，基于水聲信號傳輸延時修正所述UTC時間；作業(yè)母船根據所述相對位置，并基于自身的經緯度信息解算出深海水下自主航行器的定位信息，所述定位信息為深海水下自主航行器的經緯度；作業(yè)母船將計算得到的定位信息及修正后的對應UTC時間作為有源校準信息下發(fā)至深海水下自主航行器組合導航定位系統(tǒng)；

步驟3、深海水下自主航行器組合導航定位系統(tǒng)利用步驟2中收到的定位信息及對應UTC時間對自身位置信息進行位置回溯校準，并對自身導航定位解算中用到的參數進行反饋校正；

所述步驟2中所述修正為：

所述水聲定位系統(tǒng)水上單元利用溫度、鹽度、聲速測量傳感器獲取作業(yè)海域的聲速v；深海水下自主航行器位于點處時的UTC時間為其中t₀為獲得相對位置的UTC時間，為深海水下自主航行器位置的經、緯度信息；d為深海水下自主航行器相對母船水上單元處的斜距。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述組合導航定位系統(tǒng)進一步包括深度計；

通過深海水下自主航行器當前所在的緯度和深度D，根據如下公式，解算深海水下自主航行器當前所在位置的重力加速度值

將所述組合導航定位系統(tǒng)解算得到的重力加速度值與結合深度信息和緯度信息解算得到的重力加速度值之間的誤差Δg輸入卡爾曼濾波器，構成重力加速度誤差觀測方程校正所述組合導航定位系統(tǒng)誤差。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟3中深海水下自主航行器水下自主航行過程中的回溯校準過程如下：

所述組合導航定位系統(tǒng)在上電后整個運行過程將所有儀表原始數據、導航解算得到的信息及其對應的UTC時間均實時記錄于內部非易失存儲器中；

假定所述組合導航定位系統(tǒng)于t₂時刻通過水聲通信設備收到來自所述作業(yè)母船下發(fā)的有源校準信息及其對應的時間t₁；

所述組合導航定位系統(tǒng)在內部非易失性存儲器中回溯到t₁時刻所述組合導航定位系統(tǒng)推算出的深海水下自主航行器位置為利用有源校準信息中的t₁時刻位置對其進行校準，并對導航定位解算的參數進行修正；

然后以校準之后的t₁時刻位置作為初始位置，利用修正后的導航定位解算參數對導航定位信息重新進行推算，得出有源校準后t₂時刻深海AUV位置及航向、姿態(tài)信息；t₂時刻之后的導航定位信息均以有源校準之后的數據為準進行推算。

4.根據權利要求1～3任意一項所述的方法，其特征在于，所述水聲定位系統(tǒng)的水上單元為超短基線定位系統(tǒng)水上單元，所述水聲定位系統(tǒng)的水下單元為水聲定位信標。