[發明專利]一種深海平臺緯度、姿態基準信息自主獲取方法

有效

• 申請號: 202010564441.X
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111829554B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 李曉平;劉俊;宮京;周賢高;王毅
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/18;G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉英梅

本發明涉及一種深海平臺維度、姿態基準信息自主獲取方法，特點為：首先構建裝置A，由外框、中框、內框三個轉動框架和安裝在內框架上的臺體組成，臺體上安裝加速度計和速率陀螺儀；然后建立平臺固聯坐標系oxyz，裝置A安裝于深海平臺，深海平臺下潛至海底，保持靜止狀態；然后依次進行內框軸連續旋轉360°、外框軸旋轉至θ1位置和中框軸旋轉至ψ1位置、外框軸旋轉至θ2和中框軸旋轉至ψ2位置、內框軸連續旋轉360°、外框軸旋轉至θ3和中框軸旋轉至ψ3位置的測量。本方法解決了深海水下缺乏獲取精度定位、姿態參考信息的手段的瓶頸問題，為慣性導航系統誤差評估和校正提供基準信息。

技術領域

本發明屬于一種深海平臺水下導航定位技術領域，具體涉及一種深海平臺維度、姿態基準信息自主獲取方法。

背景技術

當前我國積極推進“21世紀海上絲綢之路”國家發展戰略，海軍由“近海防御”向“近海防御、遠海護衛、大洋存在、兩極拓展”的軍事戰略轉型，意味著國家海洋經濟和軍事力量發展走向深遠海將常態化。導航信息保障作為海洋經濟活動和軍事活動的信息保障體系基礎，但由于衛星導航、天文導航等多種導航手段水下應用受限，深遠海平臺主要以慣性導航為主，單一且能力有限，與日益增長的需求還存在較大差距。

由于軍事任務需求，深海平臺可能長時間潛航于水下，其慣性導航系統誤差隨時間累積，需獲取精確的位置、姿態信息對慣導誤差進行校正。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種深海平臺維度、姿態基準信息自主獲取方法，該方法可解決深海水下缺乏獲取精度定位、姿態參考信息的手段的瓶頸問題，為慣性導航系統誤差評估和校正提供基準信息。

一種深海平臺維度、姿態基準信息自主獲取方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：構建裝置A，裝置A特征為：由外框、中框、內框三個轉動框架和安裝在內框架上的臺體組成，中框軸與外框軸垂直，內框軸與中框軸垂直，臺體上安裝1個加速度計和1個速率陀螺儀，加速度計和陀螺儀敏感軸方向一致且與內框軸垂直；

步驟2：建立平臺固聯坐標系oxyz，平臺右弦方向為x軸，平臺艏向為y軸，由x、y軸根據右手法則確定z軸；裝置A安裝于深海平臺，外框軸指y軸方向，外框軸零位時中框軸指x方向，中框軸零位時內框軸指z軸方向；內框軸零位時加速度計和陀螺儀的敏感軸指x軸方向；

步驟3：深海平臺下潛至海底，保持靜止狀態；

步驟4：內框軸連續旋轉360°，旋轉期間同步錄取加速度計和內框軸角位置輸出信息，加速度計測量值隨內框軸角位置測量值呈正弦曲線變化，根據正弦曲線信息確定水平方向n，并計算將內框軸旋轉至水平方向n對應的外框軸角位置θ1和中框軸角位置ψ1；

步驟5：外框軸旋轉至θ1位置和中框軸旋轉至ψ1位置，將內框軸置于水平方向n；內框軸連續旋轉360°，旋轉期間同步錄取加速度計和內框軸角位置輸出信息；加速度計測量值隨內框軸角位置測量值呈正弦曲線變化，該正弦曲線負峰值時加速度計敏感軸所指的方向為近似垂線方向g1(指天向)，記錄此時內框軸的角位置k1，并記錄加速度計輸出正弦曲線的峰峰值G；計算將內框軸旋轉至近似垂線方向g1時對應的外框軸角位置θ2和中框軸角位置ψ2；

步驟6：外框軸旋轉至θ2和中框軸旋轉至ψ2位置，將內框軸置于近似垂線方向g1；內框軸連續旋轉360°，旋轉期間同步錄取加速度計和內框軸角位置輸出信息；若加速度計輸出相對于內框軸角位置無明顯起伏變化，近似垂線方向g1即是精確的垂線方向g(指天向)；若加速度計輸出隨內框軸角位置呈正弦曲線變化，則分別轉動外框軸和中框軸一個小角度δθ和δψ，旋轉后內框軸連續旋轉360°，觀察加速度計輸出隨內框軸角位置輸出的變化曲線，如為正弦曲線，則按前述方法繼續轉動外框軸和中框軸一個小角度，直至加速度計輸出隨內框軸角位置輸出曲線的無明顯起伏變化，此時內框軸指向精確的垂線方向g，記錄此時外框軸角位置θ和中框軸角位置ψ；