一种联合多波束测深的潜艇导航方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种联合多波束测深的潜艇导航方法及系统，潜艇在惯性导航系统引导下机动航行，当导航误差累积较大时，在海洋重力灯塔数据库中搜索附近的重力灯塔，提取出目标灯塔的重力特征信息。潜艇悬浮至目标灯塔正上方，释放出搭载有多波束测深仪的水下无人自主AUV，利用其多波束设备扫描目标灯塔的地形，提取地形特征信息。由于地球自由空间重力异常幅值分布与地形起伏形态呈正相关关系，因此将实际采集到的地形特征与海洋重力灯塔数据库中的灯塔特征进行面状匹配，从而获取潜艇自身坐标信息，根据该坐标修正惯性导航系统误差。本发明专利技术通过对惯性导航系统的校正，提高导航的准确性。

A navigation method and system for submarine with joint multibeam bathymetry

【技术实现步骤摘要】
一种联合多波束测深的潜艇导航方法及系统
本专利技术涉及潜艇导航领域，特别是涉及一种联合多波束测深的潜艇导航方法及系统。
技术介绍
惯性导航是目前主流的导航方式，利用陀螺仪测航向，利用加速度计测速度变化，加上潜艇的初始位置，利用二次积分运算可以得到当前位置坐标。惯性导航是无源导航，不需要借助任何外界信息，隐蔽性极强，具有很高的实战价值，但是惯性导航随时间增加误差增大。针对上述惯性导航的缺陷，本专利技术提出了“重力灯塔”的概念：海洋中存在有大量火山喷发和板块运动形成的极陡峭海山，在其顶部会产生很突出的局部重力高值，形成明显的重力特征点群。海洋重力场在局部海底地形突出和地下质量聚集的分布情况影响下，会形成类似陆地地形一样的分布纹理特征，存在重力“山峰”、“山谷”、“山脊”等现象的重力异常高值区、低值区及平缓区。我们将这些存在于海底，天然、离散分布的重力高值特征点群视为导航的“灯塔”，即为“重力灯塔”。本专利技术将惯性导航与重力灯塔结合，提出一种新的潜艇导航方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种联合多波束测深的潜艇导航方法及系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联合多波束测深的潜艇导航方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取海洋重力灯塔数据库中所有灯塔的重力特征信息、惯性导航系统的有效时间和惯性导航系统引导潜艇的时间；所述重力特征信息包括：灯塔的轮廓特征和灯塔的起伏形态特征；/n当所述惯性导航系统引导潜艇的时间等于所述惯性导航系统的有效时间时，确定所述潜艇的当前位置坐标；/n以所述当前位置坐标为中心，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索，确定目标灯塔；所述目标灯塔为离所述当前位置坐标最近的灯塔；/n控制所述潜艇行驶至所述目标灯塔正上方，并释放无缆水下机器人；/n利用所述无缆水下机器人获取所述目标灯塔的地形特征信息；所述地形特征信息包括：目标灯塔的地...

【技术特征摘要】
1.一种联合多波束测深的潜艇导航方法，其特征在于，所述方法包括：
获取海洋重力灯塔数据库中所有灯塔的重力特征信息、惯性导航系统的有效时间和惯性导航系统引导潜艇的时间；所述重力特征信息包括：灯塔的轮廓特征和灯塔的起伏形态特征；
当所述惯性导航系统引导潜艇的时间等于所述惯性导航系统的有效时间时，确定所述潜艇的当前位置坐标；
以所述当前位置坐标为中心，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索，确定目标灯塔；所述目标灯塔为离所述当前位置坐标最近的灯塔；
控制所述潜艇行驶至所述目标灯塔正上方，并释放无缆水下机器人；
利用所述无缆水下机器人获取所述目标灯塔的地形特征信息；所述地形特征信息包括：目标灯塔的地形轮廓和相应的目标灯塔的高低起伏形态；
将所述地形特征信息与所述灯塔的重力特征信息匹配，得到所述目标灯塔的位置坐标；
重置所述惯性导航系统，以所述目标灯塔的位置坐标为起点引导所述潜艇行驶。


2.根据权利要求1所述的联合多波束测深的潜艇导航方法，其特征在于，获取所述海洋重力灯塔数据库中每一灯塔的重力特征信息具体包括：
获取所述灯塔的重力幅值最大值、所述灯塔的重力幅值最小值和所述灯塔的重力幅值的N个极大值点；N为大于或者等于3的正整数；
根据所述灯塔的重力幅值最大值和所述灯塔的重力幅值最小值，以第一预设间隔提取所述灯塔重力幅值的等重力线，得到所述灯塔的轮廓特征；
以所述灯塔重力幅值的N个极大值点为顶点连接成第一闭合多边形，构成所述灯塔的起伏形态特征。


3.根据权利要求1所述的联合多波束测深的潜艇导航方法，其特征在于，获取所述目标灯塔的地形特征信息具体方法包括：
获取所述目标灯塔地形的起伏最大值、所述目标灯塔地形的起伏最小值和所述目标灯塔地形的N个极大值点；N为大于或者等于3的正整数；
根据所述目标灯塔地形起伏的最大值和所述目标灯塔地形起伏的最小值，以第二预设间隔提取所述目标灯塔地形起伏的等高线，得到所述目标灯塔的地形轮廓；
以所述目标灯塔地形的N个极大值点为顶点连接成第二闭合多边形，构成所述相应的目标灯塔的高低起伏形态。


4.根据权利要求1所述的联合多波束测深的潜艇导航方法，其特征在于，所述将所述地形特征信息与所述海洋重力灯塔数据库匹配，得到所述目标灯塔的位置坐标具体包括：
以所述第一闭合多边形为标准将所述第二闭合多边形缩放，得到等大第二闭合多边形；
以所述第一闭合多边形中的重力最大值点高度为标准将所述等大第二闭合多边形进行垂直缩放，得到与所述第一闭合多边形程度相同第二闭合多边形；
计算所述与所述第一闭合多边形程度相同第二闭合多边形在X轴、Y轴和Z轴三个方向的旋转量；
根据所述旋转量对所述与所述第一闭合多边形程度相同第二闭合多边形进行旋转并计算所述无缆水下机器人的位移量，得到所述目标灯塔的位置坐标。


5.根据权利要求1所述的联合多波束测深的潜艇导航方法，其特征在于，所述无缆水下机器人搭载多波束测深装置，用于测量地形特征信息。


6.一种联合多波束测深的潜艇导航系统，其特征在于，所述系统包括：
数据获取单元，用于获取海洋重力灯塔数据库中所有灯塔的重力特征信息、惯性导航系统的有效时间和惯性导航系统引导潜艇的时间；所述重力特征信息包括：灯塔的轮廓特征和灯塔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖云，任飞龙，潘宗鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军六一五四零部队，西安航天天绘数据技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11