[实用新型]自主式水下航行器编队导航系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自主式水下航行器编队导航系统，属于导航通信技术领域。

背景技术

水下导航定位是海洋开发活动与海洋高技术发展的基本前提，自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)在航行时必须配备精确的导航系统，以便于航行器的位置定位。

卫星导航定位系统的发展使整个地球表面及地球的大部分外部空间实现全天候导航定位，惯性导航是自主式水下航行器最常用的导航方式，它利用AUV装配的惯性导航器件，利用航位推算原理，基于系统运动方程推算AUV当前位置和下一步的状态信息。惯性导航的优点是可以提供完全自主性和完备的导航信息，缺点是随着航程的增加，定位精度会随之下降，定位误差随航程的增长而无限制得增加，导致滤波器性能下降甚至滤波状态的发散。引入外部信息可以限制惯性导航系统的固有漂移。

目前普遍使用的是全球定位系统GPS。但GPS是由美国国防部控制的，对非美国国防部授权用户，其所获得的定位精度较低，且在战场环境下并非总是可靠的。

基于此，如何研发一种新的不依赖于GPS的高精度定位导航方法和导航系统，是本实用新型主要解决的问题。

发明内容

本实用新型为了解决现有解决海洋采样过程中自主式水下航行器编队的定位不精准和通信问题，提供一种适用于海洋采样网络的多自主式水下航行器编队的综合导航系统，综合了北斗卫星、GPS、加速度传感器、GPRS通信等导航定位模块的功能，实现功能的互为备份，提高了定位精度，优势互补；利用北斗卫星和GPRS无线通信模块与岸基数据控制中心进行交互通信，实现对多自主式水下航行器编队的实时网络监控。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种自主式水下航行器编队导航系统，包括舰载终端和岸基数据服务中心，所述舰载终端包括舰载终端控制器，以及分别与所述舰载终端控制器连接的用于与北斗卫星通信的舰载北斗导航模块、用于与GPS卫星通信的舰载GPS导航模块、舰载GPRS数据传输模块，所述岸基数据服务中心包括数据服务器，以及分别与所述数据服务器连接的岸基北斗导航模块、岸基GPRS数据传输模块。

其中：舰载北斗导航模块用于与北斗通信卫星进行信息交互，舰载终端控制器通过其向北斗卫星发送定位请求及其他相关信息，以及接受北斗卫星发送的定位信息及其他的导航信息；并可以与岸上数据服务中心进行通信交互，接受岸基数据中心发送的控制命令和自主式水下航行器航路点信息。所述舰载GPS导航模块，用于接受GPS卫星发送的信号，获取定位数据帧并通过串口发送到舰载终端控制器，由舰载终端控制器负责对GPS定位数据的解析。所述舰载终端控制器，用于对定位信息进行处理和协议解析，并负责定为数据的打包，并经舰载北斗导航模块和舰载GPRS数据传输模块发送给岸基数据服务中心。

进一步的，所述的舰载终端上还设有与所述舰载终端控制器连接的加速度传感器。所述加速度传感器用于获取载体的3轴加速度信息，并将该信息发送至舰载终端控制器，由舰载终端控制器基于载体的系统运动方程融合各传感器的导航数据计算载体的位置、速度和3轴加速度信息。

又进一步的，所述的岸基数据服务中心还包括与所述的数据服务器连接的WEB服务器。通过设置WEB服务器，将物联网技术引入多自主式水下航行器编队导航中,改变了传统的主式水下航行器编队导航无法进行网络实时监控的缺点,在岸基数据服务中心上架设WEB服务器并设置用户权限认证机制，使授权用户能够在任何地方通过浏览器上网掌握主式水下航行器编队的运动信息。

优选的，所述的舰载终端控制器为基于ARM9的中央控制器。

所述的舰载终端控制器还连接有显示单元。舰载终端控制器将定位信息发送至，显示单元为当前定位信息，包括经纬度、高程、航向、航速、以及岸基数据服务中心的控制指令和航路点信息进行显示。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的自主式水下航行器编队导航系统，综合了北斗卫星、GPS、加速度传感器、GPRS通信等导航定位模块的功能，实现功能的互为备份，提高了定位精度，优势互补；利用北斗卫星和GPRS无线通信模块与岸基数据控制中心进行交互通信，实现对多自主式水下航行器编队的实时网络监控，实现上浮、下潜控制命令和自主式水下航行器编队新航路点信息的下发；通过WEB和数据库的使用，实现对WEB用户访问的授权；提供人机界面，供用户输入控制信息和实时显示到导航定位信息。