[發明專利]水下導航與重力測量一體化系統

有效

• 申請號: 202010554630.9
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111812737B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 蔡體菁
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01V7/02
• 分類號: G01V7/02;G01V7/06;G01C21/18
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張偉

本發明公開水下導航與重力測量一體化系統，包括3個激光陀螺儀、3個擺式撓性加速度計、3個重力傳感器、轉位與測角裝置、溫度傳感器、溫度控制箱、多普勒計程儀、深度計、2個計算機、數據采集處理平臺、LCD顯示和電路板。3個陀螺儀和3個加速度計放置在轉位機構上，構成激光陀螺單軸旋轉慣性測量單元；重力傳感器放在溫度控制箱中，與激光陀螺單軸旋轉慣性測量單元剛性固聯。數據采集處理平臺實時處理記錄各傳感器信號。2個計算機分別計算水下導航與重力測量一體化系統的導航參數和當地重力值。本發明提供的水下導航與重力測量一體化系統，能夠滿足水下運載體長航時、高精度、低成本的導航和重力測量需求。

技術領域

本發明涉及水下導航與重力測量一體化系統，屬于組合導航和重力測量技術領域。

背景技術

海洋蘊藏著豐富的油氣礦產資源，探索和開發海洋對國民經濟發展意義重大。油氣礦 產資源的分布與海洋重力場密切相關，水下重力測量有助于發現它們。目前水下重力測量 的困難是現有的重力測量系統難以保證水下長時間的準確定位和低成本的持續作業問題。 為了解決這些問題，本發明提供了水下導航與重力測量一體化系統，它能夠滿足長航時、 高精度和低成本的水下導航和重力測量要求。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，提供一種水下導航與重力測量一體化系統，能夠 滿足長航時、高精度和低成本的水下導航和重力測量要求。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種水下導航與重力測量一體化系統， 主要由3個激光陀螺儀、3個擺式撓性加速度計、3個重力傳感器、轉位與測角裝置、溫度傳感器、溫度控制裝置、多普勒計程儀、深度計、2個計算機、數據采集處理平臺、LCD 顯示和電路板組成。

3個激光陀螺儀和3個擺式撓性加速度計放置在轉位機構上，構成激光陀螺單軸旋轉 慣性測量單元。

3個重力傳感器放在溫度控制箱中，與激光陀螺單軸旋轉慣性測量單元剛性地固定在 一起，且與激光陀螺單軸旋轉慣性測量單元的加速度計具有相同的姿態角。

數據采集處理平臺實時處理記錄激光陀螺儀、加速度計、重力傳感器、轉位與測角裝 置、溫度傳感器、多普勒計程儀、深度計信號。

1個計算機接收激光陀螺儀、高精度加速度計、多普勒計程儀、深度計、轉位角度信息和溫度信息，以多普勒計程儀的速度信息和深度計的水深信息作為激光陀螺單軸旋轉慣性測量單元的外觀測量，應用擴展卡爾曼濾波，計算出水下導航與重力測量一體化系統的位置、速度和姿態。

1個計算機接收重力傳感器信息、溫度信息，水下導航與重力測量一體化系統的位置、 速度和姿態信息，計算出當地地理坐標系下的重力傳感器的比力，進行重力測量改正和低 通濾波處理，得到當地重力值。

作為本發明的一種改進，所述的數據采集處理平臺與計算機采用FPGA+DSP+ARM架構。

有益效果：

本發明提供的水下導航與重力測量一體化系統，能夠滿足水下運載體長航時、高精度、 低成本的導航和重力測量的需求。

附圖說明

圖1為本發明的慣性測量單元與重力傳感器一體化裝置結構示意圖。

圖2為本發明的數據采集處理平臺與計算機示意圖。

圖3為本發明的水下組合導航系統導航算法流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步地說明。

如圖1所示，本實施例公開了水下導航與重力測量一體化系統，主要由慣性測量單元 與重力傳感器一體化裝置、多普勒計程儀、深度計、2個計算機、數據采集平臺和LCD 顯示組成。