基于大型海上浮台的水下定位系统技术方案

本申请公开了一种基于大型海上浮台的水下定位系统，包括水下定位目标和至少三个间隔地设置在水面上的浮台，每个浮台均设置有水面定位系统，水面定位系统包括：位于水面之上的定位模块；姿态传感器；发射换能器：用于发送定位请求信号；超短基线定位模块：用于接收应答信号，进行超短基线定位；水面通信模块：用于向附近浮台发送发送信号，接收附近浮台发送的接收信号；长基线定位模块；第一处理模块：用于解析姿态传感器、超短基线定位模块和长基线定位模块的信号，生成水下定位目标的坐标，发送应答信号；第二处理器：用于生成应答信号，提高定位覆盖范围，能够解决定位系统覆盖面积小的问题。

Underwater positioning system based on large offshore floating platform

This application discloses an underwater positioning system based on a large offshore platform, which includes an underwater positioning target and at least three floating platforms spaced on the water surface. Each floating platform is equipped with a water surface positioning system. The water surface positioning system includes: a positioning module located above the water surface; an attitude sensor; and a transmitting transducer: Ultra-short baseline positioning module: used to receive response signals for ultra-short baseline positioning; surface communication module: used to send signals to nearby floating platform and receive received signals from nearby floating platform; long baseline positioning module; first processing module: used to analyze attitude sensors, ultra-short baseline positioning The signals of baseline positioning module and long baseline positioning module generate coordinates of underwater positioning targets and send response signals. The second processor is used to generate response signals and improve the coverage of positioning, which can solve the problem of small coverage area of positioning system.

【技术实现步骤摘要】
基于大型海上浮台的水下定位系统
本公开一般涉及海工领域，具体涉及在指定海域对水下目标定位与导航领域，尤其涉及一种基于大型海上浮台的水下定位系统。
技术介绍
水下目标的定位与导航广泛的应用于军、警、民等各个领域，是海洋科考、水下施工、海洋资源开发等活动中不可或缺的技术。现有技术中，目前的水下目标定位多利用长基线、短基线、超短基线等几种方式进行，每种方式有各自的优缺点。超短基线定位特点：定位精度随距离和开角的增大而增大，导致水下定位目标离超短基线基阵距离较远时，定位精度下降严重。长基线定位特点：被定位水下定位目标需要同时处于三个长基线阵元的作用范围内才能够定位，导致长基线定位系统的作用范围很小，且可能远离阵元位置。超短基线和长基线定位均是单独使用。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种在不增加水面平台数量的基础上提高定位覆盖范围的基于大型海上浮台的水下定位系统。第一方面，本技术的基于大型海上浮台的水下定位系统，包括水下定位目标和至少三个间隔地设置在水面上的浮台，每个浮台均设置有水面定位系统，水面定位系统包括：位于水面之上的定位模块：用于生成浮台的坐标；姿态传感器：用于根据浮台坐标生成超短基线定位模块和长基线定位模块的坐标；发射换能器：用于发送定位请求信号；超短基线定位模块：用于接收应答信号，进行超短基线定位；水面通信模块：用于向附近浮台发送发送信号，接收附近浮台发送的接收信号；长基线定位模块：用于接收不少于两个浮台发送的接收信号，进行长基线定位；第一处理模块：用于解析姿态传感器、超短基线定位模块和长基线定位模块的信号，生成水下定位目标的坐标，水下定位目标设置有水下应答系统，水下应答系统包括：应答器：用于接收定位请求信号，发送应答信号；第二处理器：用于生成应答信号。根据本申请实施例提供的技术方案，通过在长基线定位模块布放位置同时部署超短基线定位模块，能够在不增加水面平台数量的基础上，提高定位覆盖范围，能够解决定位系统覆盖面积小的问题。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本技术的实施例的基于大型海上浮台的水下定位系统的结构示意图；图2为本技术的实施例的基于大型海上浮台的水下定位系统的结构示意图；图3为本技术的实施例的基于大型海上浮台的水下定位系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关技术，而非对该技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。请参考图1至3，本技术的基于大型海上浮台的水下定位系统，包括水下定位目标和至少三个间隔地设置在水面上的浮台，每个浮台均设置有水面定位系统，水面定位系统包括：位于水面之上的定位模块：用于生成浮台的坐标；姿态传感器：用于根据浮台坐标生成超短基线定位模块和长基线定位模块的坐标；发射换能器：用于发送定位请求信号；超短基线定位模块：用于接收应答信号，进行超短基线定位；水面通信模块：用于向附近浮台发送发送信号，接收附近浮台发送的接收信号；长基线定位模块：用于接收不少于两个浮台发送的接收信号，进行长基线定位；第一处理模块：用于解析姿态传感器、超短基线定位模块和长基线定位模块的信号，生成水下定位目标的坐标，水下定位目标设置有水下应答系统，水下应答系统包括：应答器：用于接收定位请求信号，发送应答信号；第二处理器：用于生成应答信号。在本技术的实施例中，利用长基线定位模块和超短基线定位模块范围上的不同相互补盲，传统定位模式中多为单独使用；目前长基线定位模块多部署于海底，为系统的部署、运维都带来了很大的难度，本系统将长基线定位模块布放于大型海上浮台，在降低了海上工程施工难度的同时，也提供了稳定的能源保障和精确的基阵阵列坐标，能够有效地提升定位系统性能。利用大型海面浮台作为搭载平台，传统超短基线定位模块均是安装在水面舰船或浮标上，舰船需要人员值守不利于长期定点使用，而浮标能源保障能力差、稳定性不足，也不利于长期使用。进一步的，超短基线定位模块中的任一阵元设置为长基线定位模块的定位阵元。在本技术的实施例中，选取超短基线定位模块的一个阵元，作为长基线定位模块的阵元，合理复用，降低系统成本。进一步的，接收信号包含浮台获取的应答信号、发送接收信号的浮台编号信息、发送接收信号的浮台接收应答信号的时刻信息。进一步的，水下应答系统设置有压力传感器：用于获取水下定位目标的深度信息。进一步的，应答信号包含深度信息、水下定位目标的编号信息。进一步的，发送信号包含任务启动信号、发送发送信号的浮台编号信息和位置信息。在本技术的实施例中，在各个浮台水下部署超短基线定位模块，利用水面定位设备(GPS或北斗等)对超短基线定位模块的坐标进行计算并实时修正坐标值；(大型浮台能够通过GPS或北斗确定自身坐标位置，由于换能器在水下布放，GPS等定位系统在水上布放，两者位置存在差异，需通过姿态数据，距离数据等对换能器的位置进行计算，常用的坐标计算方法为坐标旋转法和距离交汇法)；基于浮台的定位系统首先发送发送信号，记录信号发送时间(发送定位请求信号的浮台设定为主浮台)；主浮台同时通过水面通信模块向周边浮台发送定位任务启动信号，主要作用是启动周边浮台定位任务、告知主浮台编号及位置等；定位请求信号经水声信道传播，被水下定位目标的应答器接收；接收到定位请求信号后触发第二处理模块模块生成应答信号，应答信号包含深度传感器测量的深度、水下定位目标编号等信息；应答器全向发射应答信号，经水声信道传播至海面浮台；浮台上的超短基线定位模块接收到应答信号，记录接收时刻。若始终没有浮台接收到应答信号，则每隔几分钟重新发送一次，直至有浮台接收到应答信号；各浮台将获取的应答信号、浮台编号、接收时刻等信息通过水面通信模块发送至主浮台；若有三个及以上的浮台接收到应答信号，则依据长基线定位原理，利用双程传播时间计算被测目标与各阵元之间的距离，根据球定位系统模型或双曲面定位系统模型对目标进行定位；若只有一个或两个浮台处接收到应答信号，则依据应答信号到达超短基线定模模块的基阵阵元之间的相位差和应答器到基阵中心的斜距来实现坐标解算，实现对水下定位目标的定位。以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的技术范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于大型海上浮台的水下定位系统，其特征在于，包括水下定位目标和至少三个间隔地设置在水面上的浮台，每个所述浮台均设置有水面定位系统，所述水面定位系统包括：位于水面之上的定位模块：用于生成所述浮台的坐标；姿态传感器：用于根据浮台坐标生成超短基线定位模块和长基线定位模块的坐标；发射换能器：用于发送定位请求信号；超短基线定位模块：用于接收应答信号，进行超短基线定位；水面通信模块：用于向附近所述浮台发送发送信号，接收附近所述浮台发送的接收信号；长基线定位模块：用于接收不少于两个所述浮台发送的接收信号，进行长基线定位；第一处理模块：用于解析所述姿态传感器、所述超短基线定位模块和所述长基线定位模块的信号，生成所述水下定位目标的坐标，所述水下定位目标设置有水下应答系统，所述水下应答系统包括：应答器：用于接收所述定位请求信号，发送应答信号；第二处理器：用于生成所述应答信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于大型海上浮台的水下定位系统，其特征在于，包括水下定位目标和至少三个间隔地设置在水面上的浮台，每个所述浮台均设置有水面定位系统，所述水面定位系统包括：位于水面之上的定位模块：用于生成所述浮台的坐标；姿态传感器：用于根据浮台坐标生成超短基线定位模块和长基线定位模块的坐标；发射换能器：用于发送定位请求信号；超短基线定位模块：用于接收应答信号，进行超短基线定位；水面通信模块：用于向附近所述浮台发送发送信号，接收附近所述浮台发送的接收信号；长基线定位模块：用于接收不少于两个所述浮台发送的接收信号，进行长基线定位；第一处理模块：用于解析所述姿态传感器、所述超短基线定位模块和所述长基线定位模块的信号，生成所述水下定位目标的坐标，所述水下定位目标设置有水下应答系统，所述水下应答系统包括：应答器：用于接收所述定位请求信号，发送应答信号；第二处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁新，许高凤，王冬海，杨丰茂，王玉明，张乔，安妍妍，柴璐璐，
申请(专利权)人：中电科海洋信息技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：海南,46