[发明专利]一种水下定位导航方法及系统

说明书

本发明实施例提供了一种水下定位导航方法及系统，用于拓展水下航行设备的导航范围，提高对水下航行设备的定位精度。本发明实施例方法包括：可移动的水面导航设备以一定时间间隔不断获取水下航行设备的相对位置信息；所述水面导航设备将所述相对位置信息、GPS位置信息及姿态信息作为第一辅助信息发送给所述水下航行设备；所述水下航行设备根据所述第一辅助信息及自身的多种传感器信息计算自身的实时精确位置信息。水下航行设备的实时精确位置信息用于自身导航，并将精确位置信息发送水面导航设备，用于精确跟踪，确保通信和定位链路的稳定，如此往复，以拓展水下航行设备的导航范围和定位精度。

技术领域

本发明涉及水下定位导航技术领域，尤其涉及一种水下定位导航方法及系统。

背景技术

海洋中蕴含着大量的矿产资源、海水化学资源、海洋生物资源、海洋能和海洋空间资源。自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle，水下航行设备)以其自主性好、灵活性强、体积小、质量轻、活动范围广及隐蔽性好等优点，在海洋探索与开发中发挥着重要作用。水下航行设备要在复杂的水下环境下完成各种任务，就必须要有一个性能好、可靠性高的定位导航系统，它就像一双眼睛指引着水下航行设备沿着规划路径完成任务。

现有的水下航行设备主要依靠捷联惯导系统进行姿态和位置的自主推算，从而实现定位导航。捷联惯导系统根据加速度计的比力数据和陀螺仪的角加速度数据，进行速度更新、姿态更新、位置更新，这是一种自主导航的方式，有着实现简单、隐蔽性能好的优点。然而捷联惯导系统采用了积分的方式计算位置，随着时间的增加，速度、姿态、位置都会出现越来越大的误差。

有鉴于此，有必要提出一种新的水下定位导航方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种水下定位导航方法及系统，用于拓展水下航行设备的导航范围，提高对水下航行设备的定位精度。

本发明实施例第一方面提供了一种水下定位导航方法，运用于水下航行设备的定位导航，可包括：

可移动的水面导航设备以一定时间间隔不断获取水下航行设备的相对位置信息；

所述水面导航设备将所述相对位置信息、GPS位置信息及姿态信息作为第一辅助信息发送给所述水下航行设备；

所述水下航行设备根据所述第一辅助信息及自身的多种传感器信息计算自身的实时精确位置信息。

可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中的水下定位导航方法，还可以包括：

所述水面导航设备根据所述相对位置信息、GPS位置信息及姿态信息计算所述水下航行设备的粗略GPS位置信息；

所述水面导航设备根据所述水下航行设备的粗略GPS位置信息跟踪所述水下航行设备移动，以使得所述水面导航设备与所述水下航行设备的距离小于预设阈值。

可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中的水下定位导航方法中，所述水下航行设备自身的多种传感器信息包括罗盘测得的航向角、惯性测量单元测得的线速度和角速度、深度计测量的深度参数以及声学多普勒效应的测速设备测得载体相对于海底或海水层的速度，所述水下航行设备根据所述第一辅助信息及自身的多种传感器信息计算自身的实时精确位置信息包括：

水下航行设备采用扩展卡尔曼滤波算法对所述第一辅助信息中的相对位置信息及所述多种传感器信息进行融合计算，得到水下航行设备的实时状态估计值；

水下航行设备根据所述第一辅助信息中的GPS位置信息及姿态信息以及自身的实时状态估计值计算自身的实时精确位置信息。

可选的，作为一种可能的实施方式，本发明实施例中的水下定位导航方法中，所述水面导航设备以一定时间间隔不断获取水下航行设备的相对位置信息，包括：