[发明专利]一种深海运载器通信定位导航授时一体化方法及系统

说明书

本发明公开一种深海运载器通信定位导航授时一体化方法及系统。采用本发明的方法实现了通信、定位、导航、授时的一体化和深度融合，能够统一各传感器和系统之间的空间基准和时间基准，降低信息融合难度，实现便捷水声通信、实时/高更新率/低功耗/高精度定位、高精度/容错导航、精确授时。本发明实现了通信、定位、导航、授时四种工作模式同时进行，能够从根本上解决水声通信实用性不足、导航定位性能低下、无授时功能等问题，提高了深海运载器的水下作业效率。

技术领域

本发明涉及深海探测领域，特别是涉及一种深海运载器通信定位导航授时一体化方法及系统。

背景技术

高质量深海通信定位导航授时是深海空间站、深海载人潜水器、深海无人遥控潜水器、深海自主航行器等大型深海运载器进入深海、探测深海和开发深海的关键。然而，不论是欧美日俄等传统海洋强国，还是中韩印等新兴海洋国家，无一例外地采用相互分离的通信系统、定位系统、导航系统、同步时钟(原子钟)分别为深海运载器提供通信、定位、导航、时间服务。各系统相互独立直接导致各分离系统的时间、空间基准不统一，增加了信息融合难度，降低了导航定位精度；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，导致深海运载器获得自身位置信息更新率低、延时大。传统通信定位导航系统和工作模式存在固有缺陷，直接影响了深海运载器在深海科考、环境调查、资源开发中的作业效率。

近年来，随着深海高新技术装备的大力发展，对便捷水声通信、实时/高更新率/低功耗/高精度定位、高精度/容错导航、精确授时的需求正在变得愈加迫切与广泛。

发明内容

本发明的目的是提供一种深海运载器通信定位导航授时一体化方法及系统，从根本上解决水声通信实用性不足、导航定位精度低下、无授时功能等问题，提高深海运载器的水下作业效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种深海运载器通信定位导航授时一体化方法，所述一体化方法应用于深海运载器通信定位导航授时一体化装置，所述装置包括水面监控平台、深海运载器和科考船/岸基监控中心，所述一体化方法包括：

获取水面监控平台的经纬度和时间信息；

将水面监控平台的经纬度和所述时间信息以水声通信的方式下发至深海运载器；

通过深海运载器解码通信信息，获取水面监控平台发射通信信息时的经纬度和时间；

获取深海运载器接收到通信信息的时间；

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

获取所述深海运载器的声速剖面和所述深海运载器深度；

根据所述声速剖面、所述深海运载器深度和所述传播时延，构建本征声线；

根据所述本征声线和所述深海运载器深度，得到水面监控平台与深海运载器的水平距离；

获取所述水面监控平台相对于所述深海运载器的精确方位角；

根据所述传播时延、所述方位角和所述深海运载器深度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；

获取所述深海运载器的惯性导航信息和多普勒计程仪信息；

将所述水面监控平台的经纬度信息、所述水平距离、所述绝对位置信息、所述惯性导航信息和所述多普勒计程仪信息进行融合校正，得到组合导航信息；

将所述深海运载器组合导航信息和所述深海运载器状态信息等以水声通信的方式向上发送至所述深海运载器水面监控平台；