[發明專利]水下信標定向定位系統及方法

在審

• 申請號: 202010524888.4
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111537946A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 方勵
• 申請（專利權）人: 北京南風科創應用技術有限公司
• 主分類號: G01S1/76
• 分類號: G01S1/76;G01C21/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 姚璐華

1.一種水下信標定向定位系統，其特征在于，包括：正向超短基線系統和反向超短基線系統，設置在水上運載器(21)端的定位系統(11)和第一慣性導航系統(14)，以及設置在水下運載器(22)端的第二慣性導航系統(15)和水聽器陣(16)；

所述定位系統(11)，用于獲取所述水上運載器(21)的絕對位置；

所述正向超短基線系統，用于正向定位所述水上運載器(21)與所述水下運載器(22)的相對位置；

所述第一慣性導航系統(14)，用于得到所述水上運載器(21)的航向和姿態；

所述反向超短基線系統，用于反向定位所述水上運載器(21)與所述水下運載器(22)的相對位置；

所述第二慣性導航系統(15)，用于得到所述水下運載器(22)的航向和姿態；

所述水聽器陣(16)包括n個按預設間距和角度布置的定向水聽器或矢量水聽器，n≥3，所述水聽器陣(16)，用于得到待定位水下信標(23)的方位；

所述待定位水下信標(23)為主動向外發射聲信號的裝置。

2.根據權利要求1所述的水下信標定向定位系統，其特征在于，所述水下運載器(22)與所述水上運載器(21)之間通過纜線(19)連接，所述水上運載器(21)通過所述纜線(19)拖動所述水下運載器(22)，同時所述水下運載器(22)端的控制器與所述水上運載器(21)端的控制器之間通過所述纜線(19)進行數據交換。

3.根據權利要求1所述的水下信標定向定位系統，其特征在于，所述正向超短基線系統包括：設置在所述水上運載器(21)底部的第一基陣和第一發射換能器(12)，以及設置在所述水下運載器(22)頂部的第一信標(13)；

所述第一基陣包括設置在四邊形四個角位置的水聽器，各個所述水聽器的高度不相同，所述第一發射換能器設置在四邊形的中心。

4.根據權利要求1所述的水下信標定向定位系統，其特征在于，所述反向超短基線系統包括：設置在所述水下運載器(22)頂部的第二基陣和第二發射換能器(17)，以及設置在所述水上運載器(21)底部的第二信標(18)；

所述第二基陣包括設置在四邊形四個角位置的水聽器，各個所述水聽器的高度不相同，第二發射換能器設置在四邊形的中心。

5.根據權利要求1所述的水下信標定向定位系統，其特征在于，所述水聽器陣(16)包括：

設置在三角形三個角位置的定向水聽器或矢量水聽器，水聽器陣(16)設置在所述水下運載器(22)的底部和/或兩側。

6.根據權利要求1所述的水下信標定向定位系統，其特征在于，所述待定位水下信標(23)為：電子飛行記錄儀。

7.一種水下信標定向定位方法，其特征在于，基于權利要求1所述的水下信標定向定位系統，所述水下信標定向定位方法包括：

根據所述正向超短基線系統獲得的信息，以及所述第一慣性導航系統(14)得到的所述水上運載器(21)的航向和姿態，計算得到所述水上運載器(21)與水下運載器(22)的相對位置，結合所述定位系統(11)獲取所述水上運載器(21)的絕對位置，計算得到所述水下運載器(22)的第一絕對位置；

根據所述反向超短基線系統獲得的信息，以及所述第二慣性導航系統(15)得到的所述水下運載器(22)的航向和姿態，計算得到所述水上運載器(21)與所述水下運載器(22)的相對位置，結合所述定位系統(11)獲取所述水上運載器(21)的絕對位置，計算得到所述水下運載器(22)的第二絕對位置；

將所述第一絕對位置與第二絕對位置進行融合，獲得融合后的所述水下運載器(22)的絕對位置，實現將水面測量平臺移到水下；

所述待定位水下信標(23)向外發射聲信號，根據所述水聽器陣(16)內不同位置的定向水聽器或矢量水聽器接收到所述待定位水下信標(23)發射的聲信號的強弱，測得所述待定位水下信標(23)相對于所述水下運載器(22)的方位信息。