一种深远海低成本长航时协同导航定位系统技术方案

本发明专利技术涉及一种深远海低成本长航时协同导航定位系统。岸基监控中心将路径规划方案发送给波浪滑翔器；波浪滑翔器根据路径规划方案，跟随水下航行器航行，并且将波浪滑翔器的状态信息与水下航行器的状态信息实时反馈至岸基监控中心；岸基监控中心根据波浪滑翔器的状态信息与水下航行器的状态信息实时调整路径规划方案；波浪滑翔器与水下航行器上分别安装水声通信机，用于两者之间的信息交互，波浪滑翔器通过卫星取自身位置和时间信息，并以水声通信的方式下发给水下航行器，供水下航行器解算两者之间的水平距离，用于辅助水下航行器上的MEMS传感器进行导航定位。采用本发明专利技术的系统能够实现深远海低成本长航时协同导航定位。

A low cost and long endurance cooperative navigation and positioning system for deep sea

【技术实现步骤摘要】
一种深远海低成本长航时协同导航定位系统
本专利技术涉及导航定位领域，特别是涉及一种深远海低成本长航时协同导航定位系统。
技术介绍
导航定位是深远海长航程AUV、Glider等水下航行器进入深远海、探测深远海的关键通用配套技术。然而，由于海水对电磁波的强烈衰减，使得全球导航卫星系统(GNSS)无法直接应用于水下航行器，给水下导航定位，特别是深远海导航定位带来了独特的挑战。因此，必须选择其他的方式进行水下导航定位。几十年来，国内外研究与应用最广泛的是基于海洋“重”装备的船舶-水下航行器协同导航定位系统。这类协同系统通常利用船载超短基线对水下航行器进行导航定位，需要水面船舶跟随航行，阻碍了水面船舶同时在其他海域执行任务。超短基线定位数据需要通过水声通信的方式发送给水下航行器，存在较大的延迟，增大了与水下航行器在线导航数据进行融合的难度。此外，声学换能器阵与姿态传感器的分离式安装不可避免的存在安装偏差，必须通过海上标定试验来校正。而每次校正都需要选择合适的海域，并耗费大量的时间、人力和物力。随着水下航行器向低成本、长航时和集群化方向发展，以及海本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深远海低成本长航时协同导航定位系统，其特征在于，包括：依次连接的岸基监控中心、波浪滑翔器和水下航行器，所述岸基监控中心用于将路径规划方案发送给所述波浪滑翔器；所述波浪滑翔器用于根据所述路径规划方案，跟随所述水下航行器航行，并且将所述波浪滑翔器的状态信息与所述水下航行器的状态信息实时反馈至所述岸基监控中心；所述岸基监控中心用于根据所述波浪滑翔器的状态信息与所述水下航行器的状态信息实时调整路径规划方案；所述波浪滑翔器与所述水下航行器上分别安装水声通信机，用于两者之间的信息交互，所述波浪滑翔器通过卫星获取自身位置和时间信息，并以水声通信的方式下发给所述水下航行器，供所述水下航行器解算两者之间...

【技术特征摘要】
1.一种深远海低成本长航时协同导航定位系统，其特征在于，包括：依次连接的岸基监控中心、波浪滑翔器和水下航行器，所述岸基监控中心用于将路径规划方案发送给所述波浪滑翔器；所述波浪滑翔器用于根据所述路径规划方案，跟随所述水下航行器航行，并且将所述波浪滑翔器的状态信息与所述水下航行器的状态信息实时反馈至所述岸基监控中心；所述岸基监控中心用于根据所述波浪滑翔器的状态信息与所述水下航行器的状态信息实时调整路径规划方案；所述波浪滑翔器与所述水下航行器上分别安装水声通信机，用于两者之间的信息交互，所述波浪滑翔器通过卫星获取自身位置和时间信息，并以水声通信的方式下发给所述水下航行器，供所述水下航行器解算两者之间的水平距离，用于辅助所述水下航行器上的MEMS传感器进行导航定位。


2.根据权利要求1所述的深远海低成本长航时协同导航定位系统，其特征在于，所述岸基监控中心包括第一卫星通信单元、信息处理单元和显示器；
所述第一卫星通信单元分别与所述信息处理单元和所述波浪滑翔器连接，所述第一卫星通信单元用于将所述波浪滑翔器发来的波浪滑翔器的状态信息和水下航行器的状态信息转发至所述信息处理单元，同时接收所述信息处理单元的指令，并发送给所述波浪滑翔器；所述信息处理单元用于对所述波浪滑翔器的路径进行规划，并将路径规划方案通过所述第一卫星通信单元发送给所述波浪滑翔器；所述显示器与所述信息处理单元连接，所述显示器用于显示所述水下航行器的状态信息、所述波浪滑翔器的状态信息和路径规划信息。


3.根据权利要求2所述的深远海低成本长航时协同导航定位系统，其特征在于，所述波浪滑翔器包括第二卫星通信单元、卫星定位单元、第一水声通信机、路径规划处理单元、表面声速计和第一原子钟；
所述第二卫星通信单元通过卫星与所述第一卫星通信单元连接；所述第二卫星通信单元与所述第一水声通信机连接，所述第二卫星通信单元用于将所述信息处理单元发出的指令通过所述第一卫星通信单元转发给所述第一水声通信机，或者转发所述第一水声通信机接收的水下航行器状态信息；所述第二卫星通信单元与所述路径规划处理单元连接，所述第二卫星通信单元用于接收来自所述信息处理单元发来的路径规划方案，或将所述波浪滑翔器路径规划方案的执行情况反馈给所述显示器；
所述卫星定位单元与所述第一水声通信机连接，所述卫星定位单元用于为所述第一水声通信机提供波浪滑翔器的经度、维度和时间信息；所述卫星定位单元与所述路径规划处理单元连接，所述卫星定位单元用于为所述路径规划处理单元提供波浪滑翔器的经度、维度和时间信息；所述卫星定位单元与所述第一原子钟连接，所述卫星定位单元用于实时校正所述第一原子钟随时间的漂移；
所述第一水声通信机与所述卫星定位单元连接，所述第一水声通信机用于以高更新率将所述卫星定位单元提供的波浪滑翔器经度、维度和时间信息下发至所述水下航行器，或者接收所述水下航行器发来的水声通信信息；所述第一水声通信机与所述第二卫星通信单元连接，所述第一水声通信机通过所述第二卫星通信单元接收来自所述第一卫星通信单元发来的指令，或者将所述水下航行器状态信息发送给岸基监控中心；
所述路径规划处理单元与所述第二卫星通信单元连接，所述路径规划处理单元通过所述第二卫星通信单元接收来自所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张同伟，韩光洁，闫磊，李海兵，孙秀军，张帅，刘静晓，杨磊，
申请(专利权)人：国家深海基地管理中心，青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心，
类型：发明
国别省市：山东;37