[實用新型]一種水下機器人多設備組合導航系統

有效

• 申請號: 201922052569.3
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN210719199U
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 趙嘉媛;嚴文超;秦工;黃鎮;陳舫;李智麗
• 申請（專利權）人: 湖北三峽職業技術學院
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S15/58
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

一種水下機器人多設備組合導航系統，全球衛星定位系統在水下機器人未下潛前或上浮后實時獲得水下機器人的絕對位置信息和速度信息；多普勒計程儀在水下機器人布放入水后實時獲得水下機器人對水底的絕對速度信息和離底高度信息；深度計實時輸出的水下機器人航行深度信息，海流計實時輸出海流速度和方向；推進電機實時輸出推進電機轉速，可根據理論或實際航行驗證得到推進電機轉速與水下機器人靜水下航速信息；捷聯慣性導航裝置接收全球衛星定位系統、多普勒計程儀、深度計、海流計、推進電機輸出的相關信息后經過組合導航融合算法并讀取電子海圖的地圖信息，實時輸出水下機器人位置信息、姿態信息和速度信息，形成水下機器人精確導航定位信息。

技術領域

本實用新型屬于海洋裝備領域，涉及水下機器人導航技術，特別涉及一種水下機器人多設備組合導航系統。

背景技術

由于海洋海面下環境惡劣，人類的潛水深度受到海水外壓等因素影響只能在一定深度內下潛，潛水作業深度有限，水下機器人日益成為海洋資源勘探、海洋生物研究、海洋環境觀測、水下目標搜尋與救助打撈等開發海洋的重要工具。

導航設備是水下機器人獲取自身定位信息、實現路徑規劃和導航的基礎設備之一，與陸基和空中使用的機器人不同，由于無線電波在水中傳播衰減迅速，傳統的衛星導航無法在水下機器人裝備中使用。

目前水下機器人大多采用慣性導航裝置、計程儀、全球衛星定位系統、聲學定位系統等設備進行導航定位，聲學定位系統需要外界船只跟蹤或海域中有較多的聲定位信標配合，聲學定位作業距離有限，限制了水下機器人使用的靈活性且提高了水下機器人的保障要求，但慣性導航裝置在無其他導航設備補償時定位誤差隨著水下機器人在水下航行時間逐步累積和發散，因此水下機器人慣性導航裝置一般與計程儀配合使用；計程儀在一定水深范圍正常打底時輸出的速度誤差較小，但隨著水下機器人向深遠海航行，計程儀將無法打底而切換成對流工作模式，對流工作模式時計程儀測試精度急劇下降，直接影響計程儀與慣性導航裝置的組合導航定位精度；目前大多水下機器人會采取上浮至水面通過全球衛星定位系統進行校準以消除水下長時間航行帶來的導航誤差，但由于需要頻繁上浮和下潛，將浪費水下機器人能源和有效作業時間，同時降低了水下機器人的隱蔽性。

因此水下機器人長時間在水下自主航行，若需要減少上浮至水面帶來的隱蔽性降低、能源消耗增加和作業時間減少，高精度的組合導航技術始終是水下機器人在大深度海域航行需要解決的主要關鍵技術之一。

CN 110044378A記載了一種用于水下深潛器的光纖捷聯慣性導航高精度定位系統及方法，包括全球定位系統模塊、捷聯慣性導航接收模塊、多普勒計程儀、地形地磁傳感器、信息融合濾波模塊、導航解算模塊，所述全球定位系統模塊用于在載體入水前確定載體速度、位置及姿態信息；捷聯慣性導航接收模塊用于在載體入水后測量載體速度、位置及姿態信息；多普勒計程儀用于測量載體速度，地形地磁傳感器用于測量載體的位置、姿態信息；信息融合濾波模塊用于對捷聯慣性導航接收模塊輸出的載體速度、位置及姿態信息與多普勒計程儀、地形地磁傳感器輸出的載體速度、位置及姿態信息進行融合、濾波校正；導航解算模塊用于將捷聯慣性導航接收模塊輸出的數據和融合校正處理后的數據進行解算處理，得到準確的導航速度、位置、姿態信息。

CN 110068331A記載了一種水下導航定位設備及系統，包括：水聽器、處理器以及聲源發生器；聲源發生器預先固定在水下設備所在水域內的指定位置處，聲源發生器用于發送調制聲波信號，調制聲波信號中攜帶有發送所述調制聲波信號的時間信息；水聽器設置在水下設備的外表面上，水聽器用于探測聲源發生器發送的調制聲波信號；處理器與水聽器電連接，處理器用于根據水聽器接收的調制聲波信號中的時間信息確定聲源發生器與水聽器間的距離，根據聲源發生器的位置信息以及聲源發生器與水聽器間的距離，確定水下設備的水下位置。