一种水下航行器导航定位系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种水下航行器导航定位系统及控制方法，包括任务识别模块、导航定位模式匹配模块和执行模块。任务识别模块用于识别水下航行器的任务，根据不同的任务需求，由导航定位模式匹配模块对水下航行器当前任务进行导航定位模式匹配，执行模块根据导航定位模式通过内置的程序控制水下航行器导航的开启或关闭。通过对水下航行器不同任务匹配相应的导航定位模式，不仅提高了导航定位精度，而且节省了作业空间，更进一步从节流的角度较大地减少水下航行器能源的消耗，提升了水下航行器的续航能力，并在一定程度上解决了现有水下航行器的导航定位模式系统不能兼容多种任务的适应性差和续航能力弱的问题。应性差和续航能力弱的问题。应性差和续航能力弱的问题。

A navigation and positioning system and control method for underwater vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种水下航行器导航定位系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及水下航行器控制
，尤其涉及一种水下航行器导航定位系统及控制方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的进步，人类对海洋的探索逐渐深入，特别是深海的探索方兴未艾，蓬勃发展。由于深海环境对于人类而言过于恶劣，水下航行器技术就显得特别重要，几乎能够等同于宇宙飞船对于探索太空的地位。不管是用于军事目的还是民事用途，水下航行器的发展趋势都是朝着智能化、自主化稳步推进，就这要求水下航行器具有更加智能的自主决策能力、更加持久的续航能力以及较好的隐蔽性。
[0003]高精度导航模式系统是水下航行器的关键技术之一，往往是决定水下航行器执行任务成败的关键。现有的水下航行器导航模式比较固定，而且技术相对落后，其采用预设的死板组合导航方式不仅不能精确适用各种不同的任务，还存在极大地降低了水下航行器的自主决策水平和续航能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种水下航行器导航定位系统及控制方法，用于解决现有水下航行器的导航定位模式系统不能兼容多种任务，使得其导航定位精度优先、响应时间缓慢且续航能力弱的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0006]一种水下航行器导航定位系统，包括任务识别模块、导航定位模式匹配模块和执行模块；
[0007]所述任务识别模块，用于识别水下航行器执行所处环境的任务，得到所述任务中水下航行器航行的任务深度和任务航程；
[0008]所述导航定位模式匹配模块，用于根据所述任务给水下航行器匹配导航定位模式；
[0009]所述执行模块，用于根据所述导航定位模式控制水下航行器导航的开启或关闭。
[0010]优选地，所述导航定位模式匹配模块包括浅海导航定位模式子模块、深海导航定位模式子模块和海中导航定位模式子模块；
[0011]所述浅海导航定位模式子模块，用于根据第一约束条件给水下航行器匹配的导航定位模式为采用卫星导航的浅海导航定位模式；
[0012]所述深海导航定位模式子模块，用于根据第二约束条件和水下航行器的惯性导航误差是否大于第一误差阈值给水下航行器匹配的导航定位模式为深海导航定位模式；
[0013]所述海中导航定位模式子模块，用于根据第三约束条件和所述任务航程给水下航行器匹配的导航定位模式为海中导航定位模式；
[0014]其中，所述第一约束条件为：水下航行器接收到卫星导航信号；所述第二约束条件
为：水下航行器没有接收到卫星导航信号、水下航行器与水平面之间的水面距离不小于距离阈值以及水下航行器能接收地形匹配导航信号；所述第三约束条件为：水下航行器没有接收到卫星导航信号、水下航行器与水平面之间的水面距离不小于距离阈值、水下航行器没有接收地形匹配导航信号以及水下航行器与海底之间的深度距离不小于深度阈值。
[0015]优选地，所述深海导航定位模式子模块用于根据所述第二约束条件确定水下航行器执行所述任务所处海域为深海，之后再根据水下航行器的惯性导航误差是否大于第一误差阈值确定水下航行器执行所述任务的导航定位模式；所述深海导航定位模式子模块的导航定位模式用于根据水下航行器的惯性导航误差不大于第一误差阈值，给水下航行器匹配导航定位模式是以惯性导航为主导航、地形匹配导航为辅助导航的深海短航程的导航定位模式；或用于根据水下航行器的惯性导航误差大于第一误差阈值，给水下航行器匹配导航定位模式是以地形匹配导航为主导航、惯性导航为辅助导航的深海中航程的导航定位模式或是以地形匹配导航为主导航、重力场导航为辅助导航的深海长航程的导航定位模式。
[0016]优选地，所述海中导航定位模式子模块用于根据所述第三约束条件确定水下航行器执行所述任务所处海域为海中，之后所述海中导航定位模式子模块用于根据水下航行器的任务航程确定是以惯性导航为主导航、以重力场导航为辅助导航的海中短航程的导航定位模式；或是以重力场导航为主导航、以惯性导航为辅助导航的海中中航程的导航定位模式；或是以重力场导航为主导航、以地磁导航为辅助导航的海中长航程的导航定位模式。
[0017]优选地，所述执行模块还用于根据水下航行器没有接收到卫星导航信号以及水下航行器与水平面之间的水面距离小于距离阈值，开启水下航行器的卫星导航。
[0018]优选地，所述执行模块还用于根据水下航行器没有接收到卫星导航信号、水下航行器与水平面之间的水面距离不小于距离阈值、水下航行器没有接收地形匹配导航信号以及水下航行器与海底之间的深度距离小于深度阈值，开启水下航行器的地形匹配导航。
[0019]优选地，所述执行模块用于根据所述导航定位模式开启相应的主导航和辅助导航，关闭水下航行器中其他的导航。
[0020]优选地，在所述第二约束条件中，采用深度检测设备检测水下航行器与水平面之间的水面距离；在所述第三约束条件中，采用深度检测设备检测水下航行器与海底之间的深度距离。
[0021]本专利技术还提供一种水下航行器导航定位系统的控制方法，包括以下步骤：
[0022]S1.获取水下航行器的执行任务，根据所述执行任务判断水下航行器是否接收到卫星导航信号；
[0023]S2.若水下航行器能接收到卫星导航信号，水下航行器的导航定位模式为采用卫星导航的浅海导航定位模式；
[0024]S3.若水下航行器不能接收到卫星导航信号，判断水下航行器与水平面之间的水面距离是否小于距离阈值，若是，执行步骤S4；若否，开启水下航行器的卫星导航并重新执行步骤S1；
[0025]S4.判断水下航行器是否能接收地形匹配导航信号，若是，水下航行器的导航定位模式为深海导航定位模式；若否，再次判断水下航行器与海底之间的深度距离是否小于深度阈值；
[0026]S5.若水下航行器与海底之间的深度距离小于深度阈值，开启水下航行器的地形
匹配导航并重新执行步骤S4；若水下航行器与海底之间的深度距离不小于深度阈值，水下航行器的导航定位模式为海中导航定位模式。
[0027]优选地，在步骤S4和步骤S5中，当水下航行器的导航定位模式为深海导航定位模式或海中导航定位模式时还包括：
[0028]获取水下航行器的惯性导航误差，判断所述惯性导航误差是否不大于第一误差阈值；
[0029]若所述惯性导航误差不大于第一误差阈值，水下航行器的航行航程为短航程，若所述惯性导航误差大于第一误差阈值，再次判断所述惯性导航误差是否不大于第二误差阈值；
[0030]若所述惯性导航误差不大于第二误差阈值，水下航行器的航行航程为中航程；若所述惯性导航误差大于第二误差阈值，水下航行器的航行航程为长航程。
[0031]从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：该水下航行器导航定位系统及控制方法采用任务识别模块识别水下航行器执行所处环境的任务，根据任务需求通过导航定位模式匹配模块给水下航行器匹配导航定位模式，执行模块根据导航定位模式开启匹配的主导航和辅助导航，关闭其他导航定位模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下航行器导航定位系统，其特征在于，包括任务识别模块、导航定位模式匹配模块和执行模块；所述任务识别模块，用于识别水下航行器执行所处环境的任务，得到所述任务中水下航行器航行的任务深度和任务航程；所述导航定位模式匹配模块，用于根据所述任务给水下航行器匹配导航定位模式；所述执行模块，用于根据所述导航定位模式控制水下航行器导航的开启或关闭。2.根据权利要求1所述的水下航行器导航定位系统，其特征在于，所述导航定位模式匹配模块包括浅海导航定位模式子模块、深海导航定位模式子模块和海中导航定位模式子模块；所述浅海导航定位模式子模块，用于根据第一约束条件给水下航行器匹配的导航定位模式为采用卫星导航的浅海导航定位模式；所述深海导航定位模式子模块，用于根据第二约束条件和水下航行器的惯性导航误差是否大于第一误差阈值给水下航行器匹配的导航定位模式为深海导航定位模式；所述海中导航定位模式子模块，用于根据第三约束条件和所述任务航程给水下航行器匹配的导航定位模式为海中导航定位模式；其中，所述第一约束条件为：水下航行器接收到卫星导航信号；所述第二约束条件为：水下航行器没有接收到卫星导航信号、水下航行器与水平面之间的水面距离不小于距离阈值以及水下航行器能接收地形匹配导航信号；所述第三约束条件为：水下航行器没有接收到卫星导航信号、水下航行器与水平面之间的水面距离不小于距离阈值、水下航行器没有接收地形匹配导航信号以及水下航行器与海底之间的深度距离不小于深度阈值。3.根据权利要求2所述的水下航行器导航定位系统，其特征在于，所述深海导航定位模式子模块用于根据所述第二约束条件确定水下航行器执行所述任务所处海域为深海，之后再根据水下航行器的惯性导航误差是否大于第一误差阈值确定水下航行器执行所述任务的导航定位模式；所述深海导航定位模式子模块的导航定位模式用于根据水下航行器的惯性导航误差不大于第一误差阈值，给水下航行器匹配导航定位模式是以惯性导航为主导航、地形匹配导航为辅助导航的深海短航程的导航定位模式；或用于根据水下航行器的惯性导航误差大于第一误差阈值，给水下航行器匹配导航定位模式是以地形匹配导航为主导航、惯性导航为辅助导航的深海中航程的导航定位模式或是以地形匹配导航为主导航、重力场导航为辅助导航的深海长航程的导航定位模式。4.根据权利要求2所述的水下航行器导航定位系统，其特征在于，所述海中导航定位模式子模块用于根据所述第三约束条件确定水下航行器执行所述任务所处海域为海中，之后所述海中导航定位模式子模块用于根据水下航行器的任务航程确定是以惯性导航为主导航、以重力场导航为辅助导航的海中短航程的导航定位模式；或是以重力场导航为主导航、以惯性导航为辅助导航的海...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜大鹏，邓志豪，闫勋，骆婉珍，颜家杰，王嘉玺，卢泰佑，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：