[發明專利]實時水下動態重力測量數據處理方法、裝置及計算機設備

在審

• 申請號: 202210043449.0
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114415251A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 熊志明;吳美平;曹聚亮;蔡劭琨;于瑞航;郭妍;楊柏楠
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01V7/00
• 分類號: G01V7/00;G01C21/16
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 唐品利

本申請涉及一種實時水下動態重力測量數據處理方法、裝置、計算機設備和存儲介質。所述方法包括：利用SINS系統進行純慣導解算，得到導航信息，若SINS系統檢測到水下傳感器數據的輸入，則將導航信息與不同類型的水下傳感器數據進行差值計算，得到多個差值結果；根據差值結果和預先設置的判斷條件，選擇預先構建的組合導航系統的狀態方程和量測方程進行卡爾曼濾波，得到導航信息；根據重力異常公式對導航信息進行異常計算，得到重力異常值，對重力異常值進行有限長單位脈沖響應低通濾波，得到動態重力測量結果。采用本方法能夠提供實時的水下重力測量結果。

技術領域

本申請涉及重力測量技術領域，特別是涉及一種實時水下動態重力測量數據處理方法、裝置、計算機設備和存儲介質。

背景技術

目前獲取高分辨率海洋重力數據的手段主要有船載重力測量、航空重力測量(近海)和衛星測高等。這些方法測量效率比較高，而且可以覆蓋較大區域，但是其觀測空間均位于水面或以上高度，獲取海底重力異常信號受限。水下重力測量將觀測空間從水面移至水下，在近海底進行重力測量，從而可以有效抑制重力高頻分量的衰減，獲得更高分辨率和強度的重力信號。與船載、航空重力儀相比，海底重力儀由于更接近重力場源體，從而提高了信噪比，可以探測更加精細的重力異常變化。根據重力儀的工作模式，水下重力測量又可分為水下靜態重力測量和水下動態重力測量。水下靜態重力測量一般是將改裝后的地面靜態重力儀置于海底進行測量，特點是原理簡單、測量精度高，但這種逐點測量方式效率太低，作業難度大，無法滿足大面積重力測量需求；水下動態重力測量克服了靜態重力測量的缺點，具有測量效率高、作業簡便、可以大面積覆蓋的優點。

水下動態重力測量過程中需要實時監控重力儀的狀態，實時的重力異常數據可以提高資源勘探的實效性，潛航器的輔助導航也需要實時的重力測量結果，因此實時水下動態重力測量數據處理數據處理方法的研究至關重要。在實際應用中，水下動態重力測量系統由捷聯式慣性導航系統即SINS、多普勒測速儀即DVL、超短基線水聲定位系統即USBL以及深度計即DG構成。由于水下重力測量系統的數據都是實時輸出的，因此實時輸出水下重力測量結果也具有可行性。但水下傳感器如DVL、USBL以及DG的數據輸出頻率是不一致的，沒有辦法同時接收它們的數據，因此需研究相應的實時數據處理方法，滿足實際工程應用需求。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠提供實時的水下重力測量結果的一種實時水下動態重力測量數據處理方法、裝置、計算機設備和存儲介質。

一種實時水下動態重力測量數據處理方法，所述方法包括：

獲取水下傳感器數據；

利用SINS系統進行純慣導解算，得到導航信息；

若SINS系統檢測到水下傳感器數據的輸入，則將導航信息與不同類型的水下傳感器數據進行差值計算，得到多個差值結果；

根據差值結果和預先設置的判斷條件，選擇預先構建的組合導航系統的狀態方程和量測方程進行卡爾曼濾波，得到導航信息；組合導航系統包括：水聲定位系統、測速儀、深度計中的任一個，以及SINS系統；水下傳感器數據的類型與水聲定位系統、測速儀、深度計的測量數據對應；

根據重力異常公式對導航信息進行異常計算，得到重力異常值，對重力異常值進行有限長單位脈沖響應低通濾波，得到動態重力測量結果。

在其中一個實施例中，利用SINS系統對水下傳感器數據的輸入進行檢測；當未檢測到水下傳感器數據輸入或檢測到輸入的水下傳感器數據無效時；

利用SINS系統進行純慣導解算，得到導航信息；導航信息包括速度、位置以及姿態信息；

根據重力異常公式對導航信息進行異常計算，得到重力異常值；

對重力異常值進行有限長單位脈沖響應低通濾波，得到動態重力測量結果。