一种对UUV同时实现水声定位与航行参数遥测的方法技术

本发明专利技术公开了一种对UUV同时实现水声定位与航行参数遥测的方法，包括如下步骤：步骤S1：获取航行参数采集值、定位脉冲和遥测脉冲之间的实际时延值；步骤S2：根据航行参数采集值调制遥测脉冲的频率值；步骤S3：水下信标在同步钟的触发下定时发送定位脉冲；在发出定位脉冲后，间隔实际时延值后发出调制后的遥测脉冲；步骤S4：水上信号处理与显控系统利用接收到的前后两个定位脉冲的时延差进行水声定位，得到系统位置参数；将接收到的遥测脉冲进行解调，得到系统测量航行参数。该方法采用时频组合的方式实现高数据率水声定位与航行参数遥测，遥测时采用先粗调，再精调的方式，大大提高了获取到的航行参数的精度，从而满足高精度要求的UUV的回收。UUV的回收。UUV的回收。

【技术实现步骤摘要】
一种对UUV同时实现水声定位与航行参数遥测的方法


[0001]本专利技术涉及水声定位
，具体涉及一种对UUV同时实现水声定位与航行参数遥测的方法。

技术介绍

[0002]随着海洋科学技术的发展和进步，无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle，UUV)等水下航行体在国防、海洋工程等领域发挥了重要的作用，水下航行体的位置姿态信息是岸基或工作母艇必须获取的信息。在军事领域，现代新型水下武器能够对目标的水平、垂直尺度进行分析、识别、辨别真假目标。在攻击过程中，智能水下武器通过最优化控制，采取最佳弹道，寻找攻击目标要害部位，垂直命中、聚能定向爆炸。由于轻型智能水下武器体积小、所装弹药少，它对目标的摧毁程度就取决于如何准确判别目标的要害部位，完成定向聚能爆破。同时，在新型水下武器科研、定型及交验试验中，通过实时分析其航行位置、姿态参数，可以清楚地掌握水下武器实航中的运动状态，特别是在实航发生故障时，对故障的机理分析和排除起到了至关重要的作用。在民用领域，UUV已成功应用于海底地形探测、海域水文监测、海底管道故障检测等任务，需要在UUV任务结束或能源不足时对其进行回收，来下载任务数据或补充能源，但水下环境复杂，以及水压和碰撞对其带来的破坏，要求母艇精准的掌握UUV的位置、姿态等参数信息才能完成对接，从而顺利的回收。
[0003]目前，由于水下UUV航行产生的多普勒频偏、严重的测量噪声以及多脉冲串扰等因素影响，大部分测量系统都是采用单脉冲定位或编码遥测等分开测量算法，水声定位与航行参数联合测量存在技术难点。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，专利技术人提供了一种对UUV同时实现水声定位与航行参数遥测的方法，致力于水下UUV自主回收，实现了定位和航行参数的联合测量。
[0005]本专利技术提供了一种对UUV同时实现水声定位与航行参数遥测的方法，包括如下步骤：
[0006]步骤S1：获取航行参数采集值、定位脉冲和遥测脉冲之间的实际时延值；
[0007]步骤S2：根据所述航行参数采集值调制遥测脉冲的频率值；
[0008]步骤S3：水下信标在同步钟的触发下定时发送定位脉冲；在发出所述定位脉冲后，间隔实际时延值后发出调制后的遥测脉冲；
[0009]步骤S4：水上信号处理与显控系统利用接收到的前后两个定位脉冲的时延差进行水声定位，得到UUV的位置参数；
[0010]水上信号处理与显控系统将接收到的遥测脉冲进行解调，得到UUV的航行参数。
[0011]进一步地，步骤S1中，所述获取定位脉冲和遥测脉冲之间的实际时延值的步骤包括：
[0012]步骤S11：获取定位脉冲与遥测脉冲之间的最小时延值和最大时延值；
[0013]步骤S12：基于航行参数采集值、最小时延值和最大时延值确定实际时延值。
[0014]进一步地，步骤S2包括：
[0015]将所述航行参数采集值的最小刻度值进行十等分，每一个等分刻度值对应一个细调频率值，所述细调频率值即为遥测脉冲的频率值。
[0016]进一步地，步骤S4中，水上信号处理与显控系统将接收到的遥测脉冲进行解调，得到所述航行参数的步骤包括：
[0017]步骤S41：根据实际时延值解算出粗略航行参数；
[0018]步骤S42：根据接收到的遥测脉冲的频率值反推出等分刻度值；
[0019]步骤S43：将粗略航行参数与等分刻度值相加，得到所述航行参数。
[0020]进一步地，所述定位脉冲为频率为(f0‑
B/2)Hz的单频脉冲，其中，f0为信标体制的中心频率；B为信标体制的带宽。
[0021]进一步地，所述细调频率值依次为f0‑
0.3*B、f0‑
0.2*B、f0‑
0.1*B、f0、f0+0.1*B、f0+0.2*B、f0+0.3*B、f0+0.4*B、f0+0.5*B、f0+0.6*B；其中，f0为信标体制的中心频率；B为信标体制的带宽。
[0022]进一步地，航行参数包括航向角、航深、横滚角、纵倾角。
[0023]相比现有技术，本专利技术的有益效果：
[0024](1)利用一套信标体制，实现了同时定位及遥测的功能，实现了水声定位和航行参数的联合测量。
[0025](2)遥测时采用先粗调，再精调的方式，大大提高了获取到的航行参数的精度。
附图说明
[0026]图1为实施例1中的对UUV同时实现水声定位与航行参数遥测的方法的流程图；
[0027]图2为实施例2中的信标体制的示意图。
具体实施方式
[0028]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0029]实施例1
[0030]如图1所示，本专利技术提供了一种对UUV同时实现水声定位与航行参数遥测的方法，包括如下步骤：
[0031]步骤S1：获取航行参数采集值、定位脉冲和遥测脉冲之间的实际时延值。航行参数包括航向、航深、横滚、纵倾等。实际时延值根据获取到的航行参数采集值来确定，具体为：
[0032]获取航行参数采集值H，定位脉冲与遥测脉冲之间的最小时延值t
min
和最大时延值t
max
，最小时延值t
min
对应最小航行参数值H
min
，最大时延值t
max
对应最大航行参数值H max
；则实际解算出的实际时延值t为：
[0033][0034]步骤S2：将航行参数采集值H的最小刻度值进行十等分，每一个等分刻度值对应一个细调频率值。目前航行参数的最小刻度值分别是：航深为1m，航向、横滚、纵倾等为1
°
，则最小刻度值十等分后为航深为0.1m，航向、横滚、纵倾等为0.1
°
。细调频率值依次为f0‑
0.3*
B、f0‑
0.2*B、f0‑
0.1*B、f0、f0+0.1*B、f0+0.2*B、f0+0.3*B、f0+0.4*B、f0+0.5*B、f0+0.6*B。等分刻度值与细调频率值的对应表如表1所示。
[0035]表1等分刻度值与细调频率值的对应表
[0036][0037]水下信标在同步钟的触发下定时发送定位脉冲P
01
，在发出定位脉冲后，间隔实际时延值t后发出调制后的遥测脉冲P
n
。其中，如图2所示，图2中的信标体制的帧周期为T＝0.2s(最大无模糊测量距离为300m)，行周期为T1＝20ms，定位脉冲P
01
为频率为(f0‑
B/2)Hz的单频脉冲，脉宽为2ms；遥测脉冲P
n
为脉宽为2ms的单频脉冲。L
11
为LFM线性调频脉冲，频率起始、终止值分别为(f0‑
B/4)Hz和(f0+B/4)Hz，脉宽为2ms，用于区分帧行。其中，f0为信标体制的中心频率；B为信标体制的带宽。对于不同水域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对UUV同时实现水声定位与航行参数遥测的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：获取航行参数采集值、定位脉冲和遥测脉冲之间的实际时延值；步骤S2：根据所述航行参数采集值调制遥测脉冲的频率值；步骤S3：水下信标在同步钟的触发下定时发送定位脉冲；在发出所述定位脉冲后，间隔实际时延值后发出调制后的遥测脉冲；步骤S4：水上信号处理与显控系统利用接收到的前后两个定位脉冲的时延差进行水声定位，得到UUV的位置参数；水上信号处理与显控系统将接收到的遥测脉冲进行解调，得到UUV的航行参数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述获取定位脉冲和遥测脉冲之间的实际时延值包括：步骤S11：获取定位脉冲与遥测脉冲之间的最小时延值和最大时延值；步骤S12：基于航行参数采集值、最小时延值和最大时延值确定实际时延值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：将所述航行参数采集值的最小刻度值进行十等分，每一个等分刻度值对应一个细调频率值，所述细调频率值即为遥测脉冲的频率值。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：付传宝，邢超，袁春姗，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司七五零试验场，
类型：发明
国别省市：