[发明专利]一种深海实时高精度定位方法及系统

说明书

本发明提供一种深海实时高精度定位方法及系统。本发明基于射线理论模型，以方位角、传播时延、深海运载器深度和水面监控平台声学换能器深度分别为本征声线出射角、本征声线传播时间、本征声线出射深度和本征声线终点深度，快速计算出连接水面监控平台和深海运载器的本征声线，进而准确解算出深海运载器相对于水面监控平台的位置，并通过水面监控平台的经纬度转换为深海运载器的绝对位置信息，实现实时高精度定位。

技术领域

本发明涉及深海测量领域，特别是涉及一种深海实时高精度定位方法及系统。

背景技术

目前，深海声学定位系统主要由安装在科考船上的超短基线(长基线使用较少)和安装在深海运载器上的应答信标组成。其定位流程是科考船对深海运载器定位，然后水声通信将定位结果发送给深海运载器。这种定位系统和定位模式主要由两个弊端：空间基准不统一和深海运载器获取自身位置信息更新率低/延时大。

在实际应用中，水面监控平台(如科考船、无人船、浮标等)主要用于监控深海运载器的位置和状态，并不需要很高的状态数据更新率，可以每隔15分钟，甚至更长时间，获取一次位置信息；与之相反，深海运载器水下作业时更需要实时获取自身位置信息，而且更新率尽可能高(如1秒)。因此亟需一种深海实时高精度定位方法及系统来解决这一技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种深海实时高精度定位方法及系统，能够提高深海定位的实时性和精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种深海实时高精度定位方法，所述方法应用于深海实时高精度定位装置，所述装置分别安装在水面监控平台和深海运载器上，所述定位方法包括：

获取所述水面监控平台的经纬度和时间信息；

将所述水面监控平台的自身经纬度和时间信息以水声通信的方式下发至所述深海运载器；

通过所述深海运载器解码通信信息，获取所述水面监控平台发射通信信息时的经纬度和时间；

获取所述深海运载器接收到通信信息的时间；

根据所述水面监控平台发射通信信息的时间和所述深海运载器接收到通信信息的时间，得到传播时延；

根据前面一段时间内的所述深海运载器航迹和所述水面监控平台航迹，初步估计所述水面监控平台相对于所述深海运载器的方位角；

根据深海运载器接收到的通信信号和所述方位角，确定所述水面监控平台相对于所述深海运载器的精确方位角；

获取所述深海运载器的深度信息；

根据所述传播时延、所述精确方位角和所述深度信息确定所述深海运载器相对所述水面监控平台的相对位置信息；

根据所述相对位置信息和所述水面监控平台经纬度信息计算所述深海运载器的绝对位置信息。

可选的，通过卫星定位的方式实时获取所述水面监控平台的经纬度和时间信息。

可选的，所述根据前面一段时间内的所述深海运载器航迹和所述水面监控平台航迹，初步估计所述水面监控平台相对于所述深海运载器的方位角，具体包括：

通过深海运载器的自身航迹先验信息和所述水面监控平台已知航迹先验信息，初步估计两者之间的相对方位角；

根据所述相对方位角预设所述深海运载器上的声学定位系统换能器阵列的波束指向，使其指向所述水面监控平台方向。

可选的，所述根据深海运载器接收到的通信信号和所述方位角，确定所述水面监控平台相对于所述深海运载器的精确方位角，具体包括：