[發(fā)明專利]大壩深水環(huán)境一體化精準(zhǔn)定位裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210560550.3
• 申請(qǐng)日: 2022-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN114966754B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向衍;徐洪;張凱;楊鑫;孫偉;孟穎;張昊;陳凝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院;南京瑞迪水利信息科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/14
• 分類號(hào): G01S19/14;G01S19/41;G01S19/43;B63B35/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

1.一種大壩深水環(huán)境一體化精準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，包括：

橫向支撐部件和縱向支撐部件，所述橫向支撐部件與縱向支撐部件相互垂直，所述橫向支撐部件上設(shè)置有GPS天線、RTK電臺(tái)天線、傳感器箱；所述傳感器箱內(nèi)置GPS定位模塊、差分信號(hào)處理模塊和目標(biāo)獨(dú)立坐標(biāo)計(jì)算模塊；所述GPS定位模塊與GPS天線和目標(biāo)獨(dú)立坐標(biāo)計(jì)算模塊連接，所述差分信號(hào)處理模塊與RTK電臺(tái)天線和目標(biāo)獨(dú)立坐標(biāo)計(jì)算模塊連接；所述GPS定位模塊用于從GPS天線接收的信號(hào)中解析得到第一全球坐標(biāo)；所述差分信號(hào)處理模塊用于從RTK電臺(tái)天線接收的差分信號(hào)中解析得到坐標(biāo)修正數(shù)據(jù)；

所述縱向支撐部件下部設(shè)置有浮體，所述浮體內(nèi)部設(shè)置姿態(tài)儀，所述姿態(tài)儀用于獲取姿態(tài)變化參數(shù)；所述姿態(tài)儀與目標(biāo)獨(dú)立坐標(biāo)計(jì)算模塊連接；

所述浮體下部設(shè)置水聲換能器陣列，所述水聲換能器陣列與目標(biāo)獨(dú)立坐標(biāo)計(jì)算模塊連接；所述水聲換能器陣列用于獲取水下目標(biāo)的相對(duì)坐標(biāo)；

所述水聲換能器陣列為三角位置關(guān)系換能器陣列，所述陣列中的陣元間距為15-25cm，陣元的信號(hào)頻率為65-75kHz；

所述GPS天線為雙天線設(shè)計(jì)，分別用于接收包含定位信息的信號(hào)和方向基準(zhǔn)信息的信號(hào)；所述GPS定位模塊從定位信息中解析得到第一全球坐標(biāo)，從方向基準(zhǔn)信息中解析得到方向基準(zhǔn)值；

所述目標(biāo)獨(dú)立坐標(biāo)計(jì)算模塊用于根據(jù)第一全球坐標(biāo)、坐標(biāo)修正數(shù)據(jù)、姿態(tài)變化參數(shù)、GPS天線與水聲換能器陣列的相對(duì)位置、水下目標(biāo)的相對(duì)坐標(biāo)來計(jì)算水下目標(biāo)的地方獨(dú)立坐標(biāo)，并根據(jù)所述方向基準(zhǔn)值從水下目標(biāo)的地方獨(dú)立坐標(biāo)中獲取水下目標(biāo)的實(shí)際方向值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩深水環(huán)境一體化精準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，還包括錨系系統(tǒng)，所述錨系系統(tǒng)包括沉塊和拉繩，所述沉塊設(shè)置于海底，所述拉繩的兩端分別連接沉塊和浮體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩深水環(huán)境一體化精準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述傳感器箱中還包括時(shí)間同步模塊，所述時(shí)間同步模塊用于從GPS天線接收的信號(hào)中解析得到基準(zhǔn)時(shí)間；所述姿態(tài)儀、水聲換能器陣列根據(jù)所述基準(zhǔn)時(shí)間校正本地時(shí)間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩深水環(huán)境一體化精準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述RTK電臺(tái)天線接收的差分信號(hào)由RTK基站發(fā)射，所述RTK基站設(shè)置于大壩上的控制點(diǎn)處；所述RTK基站根據(jù)第二全球坐標(biāo)和所述控制點(diǎn)的地方獨(dú)立坐標(biāo)計(jì)算坐標(biāo)修正數(shù)據(jù)，并將所述坐標(biāo)修正數(shù)據(jù)發(fā)出；所述第二全球坐標(biāo)為所述控制點(diǎn)處GPS定位設(shè)備獲取的坐標(biāo)值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩深水環(huán)境一體化精準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述橫向支撐部件上還設(shè)置有無線發(fā)射裝置，用于將水下目標(biāo)的地方獨(dú)立坐標(biāo)發(fā)射至遠(yuǎn)程控制端。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壩深水環(huán)境一體化精準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述浮體為無人船。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)大壩深水環(huán)境一體化精準(zhǔn)定位裝置的定位方法，其特征在于，包括步驟：

根據(jù)橫向支撐部件長度、縱向支撐部件長度、GPS天線安裝位置和水聲換能器陣列坐標(biāo)系原點(diǎn)獲取GPS天線與水聲換能器陣列的相對(duì)位置；

將所述定位裝置放置于水體中，使所述浮體一部分位于水面下，一部分位于水面上；

獲取目標(biāo)獨(dú)立坐標(biāo)計(jì)算模塊計(jì)算得到的水下目標(biāo)的地方獨(dú)立坐標(biāo)。