[实用新型]一种实现水下拖体定位的组合导航装置

说明书

技术领域

本实用新型属于导航定位技术领域，涉及一种组合导航装置，特别涉及一种实现水下拖体定位的组合导航装置。

背景技术

在反水雷以及各种海洋勘探活动中，通常会利用声纳进行水下目标探测定位，而对搭载声纳的平台（如水下拖体、自主航行器等）进行精准地定位是最终对目标探测定位的关键。

超短基线水声定位（USBL）是比较常用的水下拖体定位方法，其原理是通过多个基元阵接收同一个反射声波的信号，解算出目标的相对位置。单纯的超短基线水声定位方法易受到海洋环境噪声的干扰，单次定位误差较大（以4基元阵超短基线定位系统为例，100m斜距定位绝对误差约为3m）。

惯性导航（INS）是一种常用的高精度导航技术，在导弹、飞行器、船舶等领域都有广泛的应用，其原理是测量当前航行体的加速度、速度、角速度信息，计算该航行体的实时位置。惯性导航在定位之初需要一个基准坐标值，且在长时间工作后会出现“时漂”现象，为解决上述问题，一般的陆上设备需要使用GPS系统与惯性导航组合，从而形成GPS惯导组合导航系统。

由于水下拖体工作在水下，无法装载GPS系统，因此要获得高精度的水下拖体定位精度，必须依靠超短基线水声定位与惯性导航的相互配合。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型设计了一种实现水下拖体定位的组合导航装置及定位方法，它可以将超短基线水声定位方技术与惯性导航技术相融合，从而对水下拖体进行定位。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种实现水下拖体定位的组合导航装置，包括超短基线水声定位装置、惯性导航仪、水上综合处理机；其中所述超短基线水声定位装置包括GPS装置、声信标、超短基线基元阵；该导航装置用于母船、水下拖体，在母船上设有一个垂直方向的支架，

所述声信标安装在母船支架的底端上，所述GPS装置安装在母船支架的顶端上，所述惯性导航仪、超短基线基元阵安装在所述水下拖体上，所述惯性导航仪与超短基线基元阵相连，所述惯性导航仪、超短基线基元阵和GPS装置均与所述水上综合处理机相连；

所述GPS装置向水上综合处理机发送声信标的GPS位置，同时超短基线基元阵向声信标发送声信号，声信标收到声信号后应答，超短基线基元阵接收声信标的声信号。

在惯性导航仪上还设有滤波器。可以将单次定位误差较大的位置点过滤，保持定位的稳定性。

该装置的定位方法在于：

步骤一、所述超短基线基元阵接收所述声信标的声信号时向所述惯性导航仪发送同步脉冲信号，发送同步脉冲信号的时间设为t1，所述惯性导航仪接收所述超短基线基元阵的同步脉冲信号并记忆t1；

步骤二、所述超短基线基元阵得出所述声信标与所述超短基线基元阵的相对位置，并向所述水上综合处理机发送所述声信标与所述超短基线基元阵的相对位置和t1；

步骤三、所述水上综合处理机根据得到的所述声信标与所述超短基线基元阵的相对位置以及GPS装置传送的所述声信标的GPS位置，得出所述超短基线基元阵的GPS位置a，得出所述超短基线基元阵的GPS位置a的时间设为t2，并将所述超短基线基元阵的GPS位置a和t2发送至所述惯性导航仪；

步骤四、所述惯性导航仪收到所述超短基线基元阵的GPS位置a和t2后，判断t1和t2的差值，

当差值的绝对值小于或等于0.5s时，所述惯性导航仪进行组合导航处理，得到所述超短基线基元阵的GPS位置b，并将所述超短基线基元阵的GPS位置b传送至所述水上综合处理机进行显示；

当差值的绝对值大于0.5s时，结束工作；

上述得到的所述超短基线基元阵的GPS位置b即为水下拖体的最终位置。

本实用新型的优点和有益效果在于：

一、不受海洋环境噪声的影响，即使单次水声定位效果很差，惯性导航仪会用滤波器将其过滤，保持定位的稳定性；

二、每帧都向惯性导航发送水声定位数据，解决了单纯用惯性导航仪带来的“时漂”问题；

三、将超短基线水声定位技术与惯性导航技术相融合，解决了无法对水下拖体进行组合导航的问题。

附图说明

图1是本实用新型组成示意图；

图2是本实用新型数据处理流程图；

图3是本实用新型中组合导航处理原理图。

其中，1-母船；2-水下拖体；3-母船支架；4-GPS装置；5-声信标；6-水上综合处理机；7-绞车；8-超短基线基元阵；9-惯性导航仪。

具体实施方式