[发明专利]一种深海水下自主航行器导航定位及校准方法

权利要求书

1.一种深海水下自主航行器导航定位及校准方法，其特征在于，所述深海水下自主航行器中搭载水声定位系统水下单元，在作业母船中部署水声定位系统水上单元，所述深海水下自主航行器的定位及校准过程包括如下步骤：

步骤1、深海水下自主航行器在船载或水面漂泊状态下，对其组合导航定位系统进行初始对准，并利用卫星定位数据对组合导航定位系统进行位置有源校准；

步骤2、所述水上单元对深海水下自主航行器进行水声定位，获取深海水下自主航行器与所述作业母船的相对位置、获得相对位置对应的UTC时间以及其与所述作业母船的距离；根据所述距离，基于水声信号传输延时修正所述UTC时间；作业母船根据所述相对位置，并基于自身的经纬度信息解算出深海水下自主航行器的定位信息，所述定位信息为深海水下自主航行器的经纬度；作业母船将计算得到的定位信息及修正后的对应UTC时间作为有源校准信息下发至深海水下自主航行器组合导航定位系统；

步骤3、深海水下自主航行器组合导航定位系统利用步骤2中收到的定位信息及对应UTC时间对自身位置信息进行位置回溯校准，并对自身导航定位解算中用到的参数进行反馈校正；

所述步骤2中所述修正为：

所述水声定位系统水上单元利用温度、盐度、声速测量传感器获取作业海域的声速v；深海水下自主航行器位于点处时的UTC时间为其中t₀为获得相对位置的UTC时间，为深海水下自主航行器位置的经、纬度信息；d为深海水下自主航行器相对母船水上单元处的斜距。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合导航定位系统进一步包括深度计；

通过深海水下自主航行器当前所在的纬度和深度D，根据如下公式，解算深海水下自主航行器当前所在位置的重力加速度值

将所述组合导航定位系统解算得到的重力加速度值与结合深度信息和纬度信息解算得到的重力加速度值之间的误差Δg输入卡尔曼滤波器，构成重力加速度误差观测方程校正所述组合导航定位系统误差。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3中深海水下自主航行器水下自主航行过程中的回溯校准过程如下：

所述组合导航定位系统在上电后整个运行过程将所有仪表原始数据、导航解算得到的信息及其对应的UTC时间均实时记录于内部非易失存储器中；

假定所述组合导航定位系统于t₂时刻通过水声通信设备收到来自所述作业母船下发的有源校准信息及其对应的时间t₁；

所述组合导航定位系统在内部非易失性存储器中回溯到t₁时刻所述组合导航定位系统推算出的深海水下自主航行器位置为利用有源校准信息中的t₁时刻位置对其进行校准，并对导航定位解算的参数进行修正；

然后以校准之后的t₁时刻位置作为初始位置，利用修正后的导航定位解算参数对导航定位信息重新进行推算，得出有源校准后t₂时刻深海AUV位置及航向、姿态信息；t₂时刻之后的导航定位信息均以有源校准之后的数据为准进行推算。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述水声定位系统的水上单元为超短基线定位系统水上单元，所述水声定位系统的水下单元为水声定位信标。