[发明专利]一种水下机器人多设备组合导航系统及方法

权利要求书

1.一种水下机器人多设备组合导航系统，它包括捷联惯性导航装置(1)，其特征在于，捷联惯性导航装置(1)与全球卫星定位系统(2)、多普勒计程仪(3)、深度计(4)、海流计(5)、推进电机(6)相连；

所述全球卫星定位系统(2)，用于在水下机器人未下潜前或上浮后实时获得水下机器人的绝对位置信息和速度信息，并发送给捷联惯性导航装置(1)；

所述多普勒计程仪(3)，用于在水下机器人布放入水后实时获得水下机器人对水底的绝对速度信息和离底高度信息，并发送给捷联惯性导航装置(1)；

所述深度计(4)，用于实时采集水下机器人航行深度信息，并发送给捷联惯性导航装置(1)；

所述海流计(5)，用于采集水下机器人在水面下海流速度和方向，并发送给导航捷联惯性导航装置(1)；

所述推进电机(6)，输出扭矩推动水下机器人航行，并发送推进电机(6)转速给捷联惯性导航装置(1)。

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人多设备组合导航系统，其特征是：所述的捷联惯性导航装置(1)包含陀螺仪和加速度计，陀螺仪用于测量水下机器人的角速度率，加速度计用于测量水下机器人的速度信息。

3.根据权利要求2所述的一种水下机器人多设备组合导航系统，其特征是：所述的捷联惯性导航装置(1)内置有电子海图(7)，可根据经纬度信息查询水下机器人当前位置水深、航线障碍物等海图信息，以验证捷联惯性导航装置(1)组合导航计算是否正常。

4.使用权利要求1所述系统的一种导航方法，其特征是：所述的捷联惯性导航装置(1)内置推进电机(6)转速与水下机器人静水匀速航行速度的对应关系，当水下机器人水下航行时，捷联惯性导航装置(1)可根据推进电机(6)转速和接收到海流计(5)输出的海流速度和海流方向信息，可组合多普勒计程仪(3)数据推算出水下机器人X、Y轴航行速度。

5.根据权利要求4所述的一种导航方法，其特征在于，水下机器人在浅水航行、多普勒计程仪对底工作时，捷联惯性导航装置(1)与多普勒计程仪、深度计(4)组合导航；水下机器人在深水航行、多普勒计程仪无法有效对底工作时，捷联惯性导航装置(1)与推进电机(6)和海流计(5)、深度计(4)组合导航。

6.根据权利要求5所述的一种导航方法，其特征在于，导航系统工作的具体步骤为：

步骤S1：水下机器人操控设备操控捷联惯性导航装置(1)上电，自检通过后开始工作。

步骤S2：捷联惯性导航装置(1)根据全球卫星定位系统(2)输出的经纬度、速度等信息进行初始对准，完成捷联惯性导航装置(1)自身的姿态、位置和速度推算并向水下机器人航行控制中心输出导航信息。

步骤S3：捷联惯性导航装置(1)接收到多普勒计程仪(3)输出信息后，在浅水区航行时多普勒计程仪(3)对底工作，捷联惯性导航装置(1)与多普勒计程仪(3)、深度计(4)组合导航，同时对推进电机(6)加海流计(5)输出的组合速度进行误差在线标定，计算出推进电机(6)加海流计(5)输出的组合速度刻度因子。

步骤S4：当水下机器人航行到深水区超过多普勒计程仪(3)打底深度时，捷联惯性导航装置(1)与推进电机(6)加海流计(5)、深度计(4)组合导航。

步骤S5：组合导航输出前调用捷联惯性导航装置(1)内置的电子海图(7)，对水下机器人当前经纬度下的深度、航线障碍物等海图信息等信息进行校验。

步骤S6：校验通过后，捷联惯性导航装置(1)向水下机器人航行控制中心输出组成导航信息，当航行到设定的校准点时，水下机器人上浮到水面进行校准。

步骤S7：当水下机器人自主航行到航路终点或作业完成时，水下机器人上浮等待回收，完成组合导航。