一种水下航行器组合导航系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水下航行器组合导航系统，包括捷联惯性导航装置、长基线定位装置、测深测潜仪以及信息融合模块，捷联惯性导航装置测量航行器的位置、速度、航向姿态信号并传送给信息融合模块，长基线定位装置测量出航行器的位置信息并传送给信息融合模块，测深测潜仪测量航行器的高度信息并传送给信息融合模块，信息融合模块将捷联惯性导航装置、长基线定位装置和测深测潜仪测量的信息进行融合，输出航行器导航信息，并用输出的导航信息校正捷联惯性导航装置。本实用新型专利技术克服了陆地导航技术应用在水下的缺陷，满足水下航行器高精度、高隐蔽性的需求。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于组合导航
，特别涉及了一种水下航行器组合导航系统。
技术介绍
水下导航定位是海洋开发活动和海洋高技术发展的基本前提，海洋开发需要获取 大范围、高精度的海洋环境数据，需要进行海底勘探、水下测量及水下工程等，现代海战也 逐渐发展成为涉及太空、天空、陆地、海面、水下及海底多层空间的立体战争，所有这些都需 要有海面与水下导航定位的支撑。 导航技术是水下潜器所面临的技术挑战之一。导航系统必须提供远距离及长时间 的高度位置、速度和姿态信息。精确导航技术是水下潜器有效作业和安全回收的关键，但是 受水下环境的复杂性、潜器自身体积、重量、能源以及隐蔽性等因素的影响，实现高精度的 水下潜器导航仍然是一项艰巨的任务。由于电磁波在水中衰减大，不能够远程传播，因而陆 地上一些成熟的导航方法在水下并不适用。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提出的技术问题，本技术旨在提供一种水下航行器组 合导航系统，克服了陆地导航技术应用在水下的缺陷，满足水下航行器高精度、高隐蔽性的 需求。 为了实现上述技术目的，本技术的技术方案为： -种水下航行器组合导航系统，包括捷联惯性导航装置、长基线定位装置、测深测 潜仪以及信息融合模块，所述长基线定位系统包括一个接收器以及设置在水下不同位置的 多个应答器阵列，所述捷联惯性导航装置测量航行器的位置、速度、航向姿态信号并传送给 信息融合模块，所述接收器根据各应答器阵列的位置信息测量出航行器的位置信息，并传 送给信息融合模块，所述测深测潜仪测量航行器的高度信息并传送给信息融合模块，所述 信息融合模块将捷联惯性导航装置、长基线定位装置和测深测潜仪测量的信息进行融合， 输出航行器导航信息，并用输出的导航信息校正捷联惯性导航装置。 基于上述技术方案的一种优选方案，一个应答器阵列包括3个应答器，这3个应答 器构成等边三角形。 基于上述技术方案的一种优选方案，3个应答器构成边长为L的等边三角形，且边 长L=#h，其中，h为水下航行器与该应答器阵列中心的深度差。 基于上述技术方案的一种优选方案，捷联惯性导航装置包括三轴加速度计、三轴 陀螺仪、信号调理电路和微处理器，所述三轴陀螺仪采集航行器的角度信息并传送给微处 理器，所述三轴加速度计采集航行器的加速度信息，并经信号调理电路处理后传送给微处 理器，微处理器根据接收到的加速度和角度信息，得到航行器的位置、速度、航向姿态信息， 并传送给信息融合模块。 基于上述技术方案的一种优选方案，信号调理电路包括依次连接的滤波电路、放 大电路和AD转换器，从而对三轴加速度计输出的信息依次进行滤波、放大和AD转化处理。 采用上述技术方案带来的有益效果： 本技术针对水下航行器组合导航系统初始对准以及长时间航行后发射子系 统之前重新进行初始对准的技术问题，结合捷联惯性导航、长基线定位可以给出精确的航 向角、经炜度信息的优势，对水下航行器组合导航进行改进，提高了组合导航系统的隐蔽性 以及长时间导航精度。本技术根据长基线定位信息对捷联惯性导航的时间积累误差进 行校正，且由于捷联惯性导航系统在垂直方向的可观测度低，垂直方向高度信息输出不稳 定，所以利用测深测潜仪提供航行器垂直方向的高度信息。【附图说明】 图1是本技术的系统组成框图。 图2是本技术中捷联惯性导航装置的组成框图。【具体实施方式】 以下将结合附图，对本技术的技术方案进行详细说明。如图1所示本技术的系统组成框图，包括捷联惯性导航装置、长基线定位装 置、测深测潜仪以及信息融合模块，所述长基线定位系统包括一个接收器以及设置在水下 不同位置的多个应答器阵列，所述捷联惯性导航装置测量航行器的位置、速度、航向姿态信 号并传送给信息融合模块，所述接收器根据各应答器阵列的位置信息测量出航行器的位置 信息，并传送给信息融合模块，所述测深测潜仪测量航行器的高度信息并传送给信息融合 模块，所述信息融合模块将捷联惯性导航装置、长基线定位装置和测深测潜仪测量的信息 进行融合，输出航行器导航信息，并用输出的导航信息校正捷联惯性导航装置。 在本实施例中，长基线定位装置采用球面交汇方法实现定位，每个应答器阵列包 括3个应答器，这3个应答器构成边长为L的等边三角形，且边长L=jh，其中，h为水下航行 器与该应答器阵列中心的深度差。 在本实施例中，如图2所示，捷联惯性导航装置包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、信 号调理电路和微处理器，所述三轴陀螺仪采集航行器的角度信息并传送给微处理器，所述 三轴加速度计采集航行器的加速度信息，并经信号调理电路处理后传送给微处理器，微处 理器根据接收到的加速度和角度信息，得到航行器的位置、速度、航向姿态信息，并传送给 信息融合模块。其中，信号调理电路包括依次连接的滤波电路、放大电路和AD转换器，从而 对三轴加速度计输出的信息依次进行滤波、放大和AD转化处理。 本技术将捷联惯性导航、长基线定位以及测深测潜仪进行组合，捷联惯性导 航是在导航领域应用非常广泛的导航技术，捷联惯性导航在工作时不依赖外界信息，也不 向外界辐射能量，不易受到干扰破坏，但是积分误差会随着时间逐渐增大，因此辅助采用长 基线定位技术，通过长基线定位测量到的位置信息来不断校正捷联惯性导航装置，从而大 大提高导航信息的精确度。此外，由于捷联惯性导航在垂直方向的可观测度低，垂直方向高 度信息输出不稳定，所以利用测深测潜仪提供航行器垂直方向的高度信息，从而使最终输 出的导航信息更加全面和精确。 以上实施例仅为说明本技术的技术思想，不能以此限定本技术的保护范 围，凡是按照本技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实 用新型保护范围之内。【主权项】1. 一种水下航行器组合导航系统，其特征在于:包括捷联惯性导航装置、长基线定位装 置、测深测潜仪W及信息融合模块，所述长基线定位系统包括一个接收器W及设置在水下 不同位置的多个应答器阵列，所述捷联惯性导航装置测量航行器的位置、速度、航向姿态信 号并传送给信息融合模块，所述接收器根据各应答器阵列的位置信息测量出航行器的位置 信息，并传送给信息融合模块，所述测深测潜仪测量航行器的高度信息并传送给信息融合 模块，所述信息融合模块将捷联惯性导航装置、长基线定位装置和测深测潜仪测量的信息 进行融合，输出航行器导航信息，并用输出的导航信息校正捷联惯性导航装置。2. 根据权利要求1所述一种水下航行器组合导航系统，其特征在于:一个应答器阵列包 括3个应答器，运3个应答器构成等边Ξ角形。3. 根据权利要求2所述一种水下航行器组合导航系统，其特征在于：3个应答器构成边 长为L的等边Ξ角形，且边长其中，h为水下航行器与该应答器阵列中屯、的深度差。4. 根据权利要求1所述一种水下航行器组合导航系统，其特征在于:所述捷联惯性导航 装置包括Ξ轴加速度计、Ξ轴巧螺仪、信号调理电路和微处理器，所述Ξ轴巧螺仪采集航行 器的角度信息并传送给微处理器，所述Ξ轴加速度计采集航行器的加速度信息，并经信号 调理电路处理后传送给微处理器，微处理器根据接收到的加速度和角度信息，得到航行器 的位置、速度、航向姿态信息，并传送给信息融合模块。5. 根据权利要求4所述一种水下航本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下航行器组合导航系统，其特征在于：包括捷联惯性导航装置、长基线定位装置、测深测潜仪以及信息融合模块，所述长基线定位系统包括一个接收器以及设置在水下不同位置的多个应答器阵列，所述捷联惯性导航装置测量航行器的位置、速度、航向姿态信号并传送给信息融合模块，所述接收器根据各应答器阵列的位置信息测量出航行器的位置信息，并传送给信息融合模块，所述测深测潜仪测量航行器的高度信息并传送给信息融合模块，所述信息融合模块将捷联惯性导航装置、长基线定位装置和测深测潜仪测量的信息进行融合，输出航行器导航信息，并用输出的导航信息校正捷联惯性导航装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王其，卢晓东，顾培培，蒋平，李严，程致远，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32