[發(fā)明專利]一種水下機(jī)器人的超短基線定位系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110584036.9
• 申請(qǐng)日: 2021-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113311388B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳路;陳新;蘇卡尼;呂冰冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南國(guó)天電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S5/18
• 分類號(hào): G01S5/18;G01S11/14;G01S15/06;G01C21/16
• 代理公司: 長(zhǎng)沙大珂知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43236
• 代理人: 馬良濤

1.一種水下機(jī)器人的超短基線定位系統(tǒng)，包括水面設(shè)備和水下超短基線潛水器，其特征在于，所述水面設(shè)備包括用于信號(hào)處理單元、船載聲學(xué)換能器陣列和內(nèi)置慣導(dǎo)組件；

所述水下超短基線潛水器上設(shè)置有超短基線應(yīng)答器和同步時(shí)鐘模塊，用于接收不同聲基陣基站發(fā)出的應(yīng)答信號(hào)；

所述內(nèi)置慣導(dǎo)組件用于采集不同聲基陣基站的位置、姿態(tài)以及船艏方向，進(jìn)而通過(guò)信號(hào)處理單元計(jì)算進(jìn)而定位獲得所述水下機(jī)器人的目標(biāo)絕對(duì)位置；

所述超短基線定位系統(tǒng)采用聲學(xué)應(yīng)答模式或同步時(shí)鐘觸發(fā)模式進(jìn)行定位：

所述聲學(xué)應(yīng)答模式為信號(hào)處理單元向所述不同聲基陣基站發(fā)送詢問(wèn)信號(hào)，所述超短基線應(yīng)答器接收到不同聲基陣基站發(fā)送的應(yīng)答信號(hào)后，傳輸至所述信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元計(jì)算發(fā)出詢問(wèn)信號(hào)到收到應(yīng)答信號(hào)的時(shí)間差來(lái)計(jì)算所述水下機(jī)器人與不同聲基陣基站的距離，進(jìn)而獲得所述目標(biāo)絕對(duì)位置；

所述同步時(shí)鐘觸發(fā)模式為所述信號(hào)處理單元向所述同步時(shí)鐘模塊發(fā)出指令，所述同步時(shí)鐘模塊同步觸發(fā)所述超短基線應(yīng)答器和所述船載聲學(xué)換能器陣列，通過(guò)計(jì)算同步脈沖觸發(fā)時(shí)刻到收到應(yīng)答信號(hào)的時(shí)間差計(jì)算所述水下機(jī)器人與不同聲基陣基站的距離，將所述內(nèi)置慣導(dǎo)組件所采集的數(shù)據(jù)與所述水下機(jī)器人與不同聲基陣基站的距離的定位結(jié)果相結(jié)合，進(jìn)而獲得所述目標(biāo)絕對(duì)位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下機(jī)器人的超短基線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理單元包括多個(gè)水聽(tīng)器組成的收發(fā)模塊、控制模塊、計(jì)算模塊、詢問(wèn)控制與發(fā)射器、顯示模塊、卡爾曼濾波器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下機(jī)器人的超短基線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述船載聲學(xué)換能器陣列安裝在船舶底部或側(cè)舷。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下機(jī)器人的超短基線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述聲基陣基站包括詢問(wèn)控制與發(fā)射器、發(fā)射/接收開(kāi)關(guān)、向所述超短基線應(yīng)答器發(fā)射應(yīng)答信號(hào)的第一水聽(tīng)器以及用于向所述詢問(wèn)控制與發(fā)射器發(fā)射接收到的詢問(wèn)信號(hào)的第二水聽(tīng)器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下機(jī)器人的超短基線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)置慣導(dǎo)組件包括GPS定位模塊、姿態(tài)傳感器和電羅經(jīng)模塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下機(jī)器人的超短基線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算模塊包括方向角處理器和距離處理器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下機(jī)器人的超短基線定位系統(tǒng)，其特征在于，所述超短基線應(yīng)答器安裝在水下載體的背部，其半球形指向性覆蓋整個(gè)上半空間，保證在水下各種深度和傾角狀態(tài)下超短基線定位系統(tǒng)都能夠正常工作。