基于电磁波衰减原理的AUV回坞导航系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电磁波衰减原理的AUV回坞导航系统，包括：电磁波接收模块，搭载在AUV上，接收无线射频传感器发射的电磁波信号，并传输给电磁波信号分析模块；电磁信号分析模块，搭载在AUV上，将电磁波信号从模拟信号转换为数字信号，并传输给工控机；工控机，根据电磁波数字信号计算电磁波信号的强度，根据预设的导航方法对AUV进行回坞导航；水下无线传感器网络，布置在AUV回坞水域，包括若干发射频率不同的无线射频传感器。本发明专利技术还公开了基于所述AUV回坞导航系统进行回坞导航的方法。本发明专利技术的AUV回坞导航系统能够实现小范围内的高精度导航，同时不受水质、环境噪声等的影响。

【技术实现步骤摘要】
基于电磁波衰减原理的AUV回坞导航系统及方法
本专利技术涉及水下航行器回收对接
，尤其涉及一种基于电磁波衰减原理的AUV回坞导航系统及方法。
技术介绍
自主水下航行器(AUV)是人类探索海洋的有力工具，但AUV的续航能力有限，需要及时进行回收充电。为了降低成本，人们希望这一充电过程可以在水下直接进行，而非用母船对其回收至岸上进行。公开号为CN102320362A的中国专利文献公开了一种海底对接装置，用于回收AUV进行充电。为了AUV能够顺利与海底基站对接，就需要精确的导航算法。AUV回坞导航技术是回坞接驳过程中的关键技术。由于电磁波在海水中会急速衰减，无法利用GPS在海底进行导航定位。在海洋中，目前常用的导航方法有惯性导航，声学导航，视觉导航等。惯性导航不可避免的会出现累积误差，而视觉导航在浑浊水域则无法使用。因此在海洋中，主要是依靠声学定位系统进行导航定位，例如超短基线(USBL)、短基线(SBL)和长基线(LBL)等。但是，声学导航也具有一定的局限性，如受环境噪声影响较大，如声波在周围物体上的反射干扰等。公开号为CN104457754A的中国专利文献公开了一种利用长基线进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电磁波衰减原理的AUV回坞导航系统，其特征在于，包括：电磁波接收模块，搭载在AUV上，接收无线射频传感器发射的电磁波信号，并传输给电磁波信号分析模块；电磁信号分析模块，搭载在AUV上，将电磁波信号从模拟信号转换为数字信号，并传输给工控机；工控机，根据电磁波数字信号计算电磁波信号的强度，根据预设的导航方法对AUV进行回坞导航；水下无线传感器网络，布置在AUV回坞水域，包括若干发射频率不同的无线射频传感器；无线射频传感器的布置原则为：在AUV回坞轨迹的任意位置，在以Lmax为半径的范围内至少有四个无线射频传感器；Lmax为电磁波接收模块能接收到电磁波信号时，距无线射频传感器的最大距离。

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁波衰减原理的AUV回坞导航系统，其特征在于，包括：电磁波接收模块，搭载在AUV上，接收无线射频传感器发射的电磁波信号，并传输给电磁波信号分析模块；电磁信号分析模块，搭载在AUV上，将电磁波信号从模拟信号转换为数字信号，并传输给工控机；工控机，根据电磁波数字信号计算电磁波信号的强度，根据预设的导航方法对AUV进行回坞导航；水下无线传感器网络，布置在AUV回坞水域，包括若干发射频率不同的无线射频传感器；无线射频传感器的布置原则为：在AUV回坞轨迹的任意位置，在以Lmax为半径的范围内至少有四个无线射频传感器；Lmax为电磁波接收模块能接收到电磁波信号时，距无线射频传感器的最大距离。2.根据权利要求1所述的基于电磁波衰减原理的AUV回坞导航系统，其特征在于，所述的水下无线传感器网络包括：若干无线射频传感器，发射电磁波信号，并且发射频率各不相同；密封装置，用于密封无线射频传感器；可移动支架，将无线射频传感器固定在特定位置；水下电缆，为无线射频传感器供电并采集信号；监控设备，监测水下无线传感器网络的工作状态，若发生故障，则发送报错信息。3.根据权利要求1或2所述的基于电磁波衰减原理的AUV回坞导航系统，其特征在于，所述的AUV上搭载有姿态传感器，所述的姿态传感器用于测量AUV的偏航角、俯仰角和横滚角。4.一种基于电磁波衰减原理的AUV回坞导航方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在k时刻，接收m个无线射频传感器发射的电磁波信号，并计算各个电磁波信号的强度；m≥4；(2)以AUV的空间位置坐标为状态变量，结合AUV运动的状态方程，利用扩展卡尔曼滤波估计AUV当前的空间位置坐标；(3)根据AUV当前的空间位置坐标，调整AUV的航行姿态，实现对AUV的回坞导航...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德骏，汪焰韬，张涛，周耿力，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33