本发明专利技术公开了一种水下目标精确定位系统及方法，所述的系统包括母船、多串口计算机、台式计算机、超短基线定位系统、差分GPS、罗经、ROV系统、前视声纳像机、低照度黑白摄像机、姿态仪和温盐深剖面仪。本发明专利技术用一艘母船搭载超短基线定位系统的岸基收发器及ROV水面系统单元等和一个ROV潜器搭载超短基线定位系统的应答器和前视声纳像机等水下系统单元构成的水下目标精确定位系统，协同超短基线定位系统的岸基收发器与应答器间的声学定位和前视声纳的声学定位，克服了现有水下GPS定位系统仅能对水域中载有声学应答装置的目标进行定位的局限性，实现了对任意水域内的任意未知目标在WGS84椭球坐标系下的经纬度坐标的实时定位。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下GPS定位
，具体涉及。
技术介绍
目前，人们对占地球表面积70%以上的海洋的探索相较于对太空的探索并没有取得长足的进展，主要原因之一就是“视野”狭窄。电磁波是一种辐射波，因此可以在空气和真空中传播，他又是已知的传播速度最快的物质，因此是宇宙中探测和传递信息的凭借 ’海洋中探测和传递信息的主要载体是声波，声波是一种机械波，依靠介质进行传播，其在海洋中的传播能力非常强，可达上万海里，其频率越低传播的距离越远，但分辨率也越低。海水的运动是非常复杂的，包括海流、海浪、潮汐、内波、风暴潮流、海水层间的层流和湍流等，当遇险船只从水面消失下沉的过程中，受各种因素的综合作用，遇险船只相对水面遇险位置会存在很大的漂移，因此水下遇险目标的精确定位对于成功搜救至关重要。 现有的水下定位系统，大致可分为水声定位系统、水下GPS和激光声遥感系统三大类激光声遥感系统是在空中发射激光，利用激光与自由水表面相互作用产生的声波作为水下声源，又在空中利用传感器接收水下目标反射或散射的声信号，发射机和接收机均可装载在直升机上，作为一种新的技术手段，成熟度和性能与其他两种相比还有一定的差距；水声定位系统需要设置声基阵，依据基阵的基线长度分为长基线定位系统、短基线定位系统和超短基线定位系统，定位精度逐次降低，但系统构成和操作亦逐次简化和便捷，可以确定被测目标相对于基阵的位置，是一种相对的定位；水下GPS是GPS和水声定位系统相结合的联合定位系统，它是利用水声相对定位技术将GPS水面高精度定位能力向水下延伸，使潜器在工作潜深就可以直接获得自身的大地经纬度坐标，是一种绝对的定位。现有的水下GPS主要有两种一种是采用长基线海面浮标系统，可从海面、沿岸陆地或飞机上对水下目标跟踪监视和动态定位，定位精度高，但是标定复杂且仅能对某固定水域内的载有声学应答装置的水下目标进行定位；另一种是采用布置超短基线岸基收发器和GPS的母船实现对水下目标的定位，该系统机动灵活，但定位目标上也必须载有声学应答装置。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够实时探测并获得任意水域中未知物体在WGS84椭球坐标系下的经纬度坐标的水下目标精确定位系统及方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下—种水下目标精确定位系统，包括母船、多串口计算机、台式计算机、超短基线定位系统、差分GPS、罗经、ROV系统、前视声纳像机、低照度黑白摄像机、姿态仪和温盐深剖面仪；所述ROV系统包括最大工作深度为300m的ROV潜器、ROV控制单元、ROV供电单元、ROV手持控制单元、15寸高清TFT显示器、视频叠加模块、光纤接线盒和绕有500米长光纤脐带缆的光纤脐带手动绞车；所述ROV为水下遥控航行器；所述ROV潜器包括四个水平推进器、一个垂直推进器、磁通门罗经、集成固态角速度传感器、压力计、高度计，两只75瓦光强可调的LED照明灯和可在士90°内旋转的俯仰云台；所述ROV潜器上搭载前视声纳像机、低照度黑白摄像机和超短基线应答器；所述超短基线定位系统包括超短基线岸基收发器和超短基线应答器，超短基线岸基收发器安装于母船上，超短基线应答器安装于ROV潜器上； 所述差分GPS包括GPS基站、GPS流动站和GPS中继电台，GPS流动站放置于母船上，GPS基站和GPS中继电台视测量情况放置于其他船上或陆地上；所述多串口计算机、台式计算机、超短基线岸基收发器、GPS流动站、罗经、姿态仪、 ROV控制单元、ROV供电单元、ROV手持控制单元、15寸高清TFT显示器、视频叠加模块、光纤接线盒和绕有500米长光纤脐带缆的光纤脐带手动绞车均位于母船上；所述温盐深剖面仪固定于不锈钢保护架的中间，为自容式工作模式，所述不锈钢保护架在ROV潜器入水前投放于母船附近海域。一种水下目标精确定位方法，通过超短基线定位系统、前视声纳像机和差分GPS 协同获得被测目标在WGS84椭球坐标系下的经纬度坐标，具体包括以下步骤A、超短基线定位系统与位于母船上的罗经和差分GPS协同获得ROV潜器上超短基线应答器在WGS84椭球坐标系下的经纬度坐标，该经纬度坐标的获取方法，包括如下步骤Al、安装低照度黑白摄像机、前视声纳像机、超短基线定位系统、罗经和差分GPS ；All、将低照度黑白摄像机固定在位于ROV潜器前端中间位置处的俯仰云台上，其输出经导线送往ROV潜器上的分线盒，后经光纤脐带缆依次送往位于母船上的视频叠加模块和光纤接线盒；A12、在ROV潜器前端中间俯仰云台的下方安装前视声纳像机，前视声纳像机的声纳头与水平面之间保持一固定倾角，其输出经导线送往ROV潜器上的分线盒，后经光纤脐带缆依次送往母船上的视频叠加模块和光纤接线盒；A13、将超短基线应答器探头朝上固定于ROV潜器上，且其尾端的8引脚连接器用电源塞插上，以启动超短基线应答器内部电源；A14、用铅块和浮力块配平，以保证ROV潜器各部分在水中的受力均衡，使重力等于浮力；A15、将超短基线岸基收发器固定于母船底面向下约Im处，超短基线岸基收发器的水平坐标系与母船底面平行，且与超短基线应答器协同调整其χ轴与母船船艏方向一致，若不一致则记录偏角；A16、将差分GPS流动站放置于母船上易于接收信号的位置，天线尽可能短，并精确测量差分GPS流动站相较于超短基线岸基收发器水平面的坐标偏差；将差分GPS基站和差分GPS中继电台放在一处用导线连接通讯，或者将差分GPS基站和差分GPS中继电台分放于两处利用无线通讯以增加GPS流动站与GPS基站的通讯距离；A17、将罗经放置在母船上的水平处，调整罗经的中轴线与船的中轴线平行，且罗经前端指向母船船艏方向；A18、将姿态仪放置在母船上的水平处，调整姿态仪的俯仰方向与母船船艏方向一致；A2、输出超短基线应答器在WGS84椭球坐标系下的经纬度坐标；A21、将固定于不锈钢保护架上的温盐深剖面仪通过软件预先设定采样间隔，测量前将其投放入海中，所获取的声速值自动存储在其内部的非易失FLASH中，而后经软件读取，并输入超短基线定位系统软件用以修正超短基线定位系统应答器在WGS84椭球坐标系下的经纬度坐标值；A22、将超短基线应答器的χ轴与母船船艏方向的偏角输入超短基线定位系统软件，用以修正超短基线定位系统应答器在WGS84椭球坐标系下的经纬度坐标值；A23、将差分GPS流动站在超短基线岸基收发器水平坐标系投影处的二维坐标输入超短基线定位系统软件用以修正超短基线定位系统应答器在WGS84椭球坐标系下的经纬度坐标值；B、根据被测目标在前视声纳像机中的成像、声纳与水平面的安装倾角，及ROV潜器上的磁通门罗经和集成固态角速度传感器的输出结果，协同输出被测目标在以ROV潜器上的超短基线应答器为坐标原点的北东地站心地平直角坐标系下的坐标，该坐标的输出方法，包括如下步骤Bi、从前视声纳像机采集的声纳图像中获取被测目标相对于前视声纳像机的声纳头的斜距和方位角；B11、采用形态学开运算对声纳图像进行去噪处理；B12、采用水平集法提取被测目标轮廓；B13、采用具有位置、尺度和旋转不变性的不变矩对轮廓内的区域特征进行统计；B14、采用支撑向量机对被测目标进行识别，判断被测目标是否为所关注被测目标若是，转步骤B15，否则返回步骤B本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：艾莉莉，许文海，李瑛，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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