一种水声信标搜寻定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水声信标搜寻定位方法及系统，方法包括：获取水声信标主体入水前的经纬度信息；获取水声信标主体入水后的惯性导航位置信息；将经纬度信息和惯性导航信息进行融合，得到水声信标主体入水后的组合导航位置信息；将组合导航位置信息以水声通信的方式发送；接收并解码水声通信信号，获取入水后的组合导航位置信息。系统包括：卫星定位模块，惯性导航模块，组合导航模块，水声通信发射模块，水声通信接收模块，以及组合导航位置信息解码模块。本发明专利技术能够实现水声信标信号的快速大范围搜寻定位，从根本上解决水声信标搜寻效率低，定位时间长，定位精度差等问题，提高水下目标搜寻定位效率。

A Search and Location Method and System for Underwater Acoustic Beacon

【技术实现步骤摘要】
一种水声信标搜寻定位方法及系统
本专利技术涉及水下目标搜寻定位
，尤其涉及一种水声信标搜寻定位方法及系统。
技术介绍
随着我国维护海洋权益和开发利用海洋资源的行动相应发展，船舶、飞机、人员以及海底作业设备在海上活动的数量、密度不断加大，发生事故、险情以及应急打捞的概率随之增加。水声通信是目前水下无线通信中最有效的技术手段，水声信标已从传统的飞机、舰船黑匣子等应用领域扩展到海上作业的各个领域，逐步实现海上各作业领域的广泛应用，为海上搜寻搜救提供了有效的保障。对于海上突发事故，快速而有效地实现对水声信标的探测、定位和打捞，有助于及时分析事故原因，从而正确做出事故调查结论。目前水声信标的搜寻和定位，主要是利用船载固定式或潜水员手持便携式搜寻定位设备搜寻水声信标发出的超声波信号。信号形式满足国际SAE-AS8045A标准的水声信标工作频率为37.5kHz，声源级一般为160dB，作用距离在2-3km范围内，只适用于在小作业区域内持续进行信号跟踪,确定信标大致范围，不能够进行大范围的高效率搜寻；同时受电池供电的条件限制，声信标水下工作时间一般为30天，要求在较大深度范围内进行声信标快速搜寻，以保证在声信标供电失效前及时能完成搜寻目标定位，为打捞作业提供保障。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水声信标搜寻定位方法及系统，本专利技术能够实现水声信标信号的快速大范围搜寻定位，从根本上解决水声信标搜寻效率低，定位时间长，定位精度差等问题，提高水下目标搜寻定位效率，详见下文描述：一种水声信标搜寻定位方法，所述定位方法包括以下步骤：获取水声信标主体入水前的经纬度信息；获取水声信标主体入水后的惯性导航位置信息；将经纬度信息和惯性导航信息进行融合，得到水声信标主体入水后的组合导航位置信息；将组合导航位置信息以水声通信的方式发送；接收并解码水声通信信号，获取入水后的组合导航位置信息。一种水声信标搜寻定位系统，所述定位系统包括：卫星定位模块，用于获取水声信标主体入水前的经纬度信息；惯性导航模块，用于获取水声信标主体入水后的惯性导航信息；组合导航模块，用于将经纬度信息和惯性导航信息进行融合，得到水声信标主体入水后的组合导航位置信息；水声通信发射模块，用于将水声信标主体入水后的组合导航位置信息基带数据以水声通信的方式发送；水声通信接收模块，用于接收水声通信信号；组合导航位置信息解码模块，用于解码水声信标主体发射的水声通信信号，获取水声信标主体入水后的组合导航位置信息。进一步地，所述卫星定位模块、惯性导航模块、组合导航模块、水声通信发射模块共同组成了水声信标主体装置。其中，所述水声通信接收模块、组合导航位置信息解码模块共同组成了搜寻定位装置。进一步地，所述水声通信接收模块由水声换能器、滤波电路、低噪声放大电路和数字解调电路组成。其中，所述卫星定位模块具有UART、RS232、USB接口中的一种或几种，输出帧格式符合NMEA-0183标准。进一步地，所述惯性导航模块由加速度计和陀螺仪组成，具有UART、RS232、USB接口中的一种或几种。其中，所述组合导航模块执行组合导航位置并生成水声通信基带数据，具体为：基于数字信号处理、现场可编程门阵列、微控制单元、专用集成电路、或应用控制器。其中，所述水声通信发射模块由数字调制电路、功率放大电路、调谐与匹配电路和水声换能器组成。进一步地，所述水声通信接收模块由水声换能器、滤波电路、低噪声放大电路和数字解调电路组成。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：本专利技术能够实现水声信标信号的快速大范围搜寻定位，从根本上解决水声信标搜寻效率低，定位时间长，定位精度差等问题，提高了水下目标搜寻的定位效率。附图说明图1为一种水声信标搜寻定位方法的流程图；图2为一种水声信标搜寻定位系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例1一种水声信标搜寻定位方法，参见图1，该搜寻定位方法包括以下步骤：步骤101：获取水声信标主体入水前的经纬度信息；步骤102：获取水声信标主体入水后的惯性导航位置信息；步骤103：将经纬度信息和惯性导航信息进行按照数据融合算法，如扩展卡尔曼滤波算法进行融合，得到水声信标主体入水后的组合导航位置信息；步骤104：将组合导航位置信息以水声通信的方式发送；步骤105：接收并解码水声通信信号，获取入水后的组合导航位置信息。实施例2一种水声信标搜寻定位系统，参见图2，该定位系统包括：卫星定位模块，用于获取水声信标主体入水前的经纬度信息；具体的，卫星定位模块通常由卫星接收机和天线组成，具有UART、RS232、USB等接口中的一种或几种，输出帧格式符合NMEA-0183标准。惯性导航模块，用于获取水声信标主体入水后的惯性导航信息；具体的，惯性导航模块通常由加速度计和陀螺仪组成，加速度计测量加速度大小，陀螺仪测量加速度方向，具有UART、RS232、USB等接口中的一种或几种；组合导航模块与卫星定位模块、惯性导航模块连接，用于将水声信标主体入水前的经纬度信息和入水后的惯性导航信息进行融合，得到水声信标主体入水后的组合导航位置信息。具体的，组合导航模块可以是基于数字信号处理(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、微控制单元(MCU)、专用集成电路(ASIC)、应用控制器(ApplicationProcessor)之类芯片的最小系统，可执行组合导航位置生成计算，并生成水声通信基带数据。水声通信发射模块与组合导航模块连接，用于将水声信标主体入水后的组合导航位置信息基带数据以水声通信的方式发送至搜寻定位装置。具体的，水声通信发射模块通常由数字调制电路、功率放大电路、调谐与匹配电路和水声换能器组成。上述卫星定位模块、惯性导航模块、组合导航模块、水声通信发射模块共同组成了水声信标主体装置。水声通信接收模块，用于接收水声信标主体发射的水声通信信号；具体的，水声通信接收模块通常由水声换能器、滤波电路、低噪声放大电路和数字解调电路组成。组合导航位置信息解码模块与水声通信接收模块连接，用于解码水声信标主体发射的水声通信信号，获取水声信标主体入水后的组合导航位置信息。上述水声通信接收模块、组合导航位置信息解码模块共同组成了搜寻定位装置。本专利技术实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本专利技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水声信标搜寻定位方法，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：获取水声信标主体入水前的经纬度信息；获取水声信标主体入水后的惯性导航位置信息；将经纬度信息和惯性导航信息进行融合，得到水声信标主体入水后的组合导航位置信息；将组合导航位置信息以水声通信的方式发送；接收并解码水声通信信号，获取入水后的组合导航位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种水声信标搜寻定位方法，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：获取水声信标主体入水前的经纬度信息；获取水声信标主体入水后的惯性导航位置信息；将经纬度信息和惯性导航信息进行融合，得到水声信标主体入水后的组合导航位置信息；将组合导航位置信息以水声通信的方式发送；接收并解码水声通信信号，获取入水后的组合导航位置信息。2.一种水声信标搜寻定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：卫星定位模块，用于获取水声信标主体入水前的经纬度信息；惯性导航模块，用于获取水声信标主体入水后的惯性导航信息；组合导航模块，用于将经纬度信息和惯性导航信息进行融合，得到水声信标主体入水后的组合导航位置信息；水声通信发射模块，用于将水声信标主体入水后的组合导航位置信息基带数据以水声通信的方式发送；水声通信接收模块，用于接收水声通信信号；组合导航位置信息解码模块，用于解码水声信标主体发射的水声通信信号，获取水声信标主体入水后的组合导航位置信息。3.根据权利要求2所述的一种水声信标搜寻定位系统，其特征在于，所述卫星定位模块、惯性导航模块、组合导航模块、水声通信发射模块共同组成了水声信标主体装置。4.根据权利要求2所述的一种水声信标搜寻定位系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安民，翟京生，付晓梅，杨君，郭博峰，曹宇，张学峰，张殿君，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12