[发明专利]一种基于北斗时空基准的全球水下PNT系统

权利要求书

1.一种基于北斗时空基准的全球水下PNT系统，其特征在于，在全球海域内根据各海域的特点分别构建符合所述海域的水下PNT系统，通过水下的多区域PNT网络为水下平台用户提供连续、可靠、稳定的导航定位授时信息；所述水下PNT系统包括水上部分和水下部分；

所述水上部分布设时空基准转换装置，用于从北斗卫星导航系统获取时空基准，并将时空基准传递至所述水下部分的多区域PNT网络，实现水下和北斗系统的基准统一；

所述水下部分包括若干个导航定位区域及用户端，所述各个导航定位区域配置有相同或不同的水下PNT网络；

其中，水下多区域PNT网络包括声学PNT服务区域、地形匹配PNT服务区域、地磁匹配PNT服务区域、重力匹配PNT服务区域及多源组合PNT服务区域，各个导航区域的定位坐标系均以北斗时空基准为基础进行坐标转换，各个导航区域的定位服务的时空基准统一；

所述若干个导航定位区域包括声学导航区域、地形导航区域、地磁导航区域、重力导航区域和组合导航区域；

声学导航区域被配置有固定声学PNT网络，地形导航区域被配置有固定地形PNT网络、地磁导航区域被配置有固定地磁PNT网络、重力导航区域被配置有固定重力PNT网络、组合导航区域被配置有组合PNT网络；

所述固定声学PNT网络由北斗接收系统和声学定位导航授时系统组成，北斗接收系统用于时空基准的传递，声学定位导航授时系统采用长基线、短基线或超短基线定位系统,所述长基线定位系统由预先布设的海底信标基阵组成，所述短基线由装在用户端的基阵和海底信标组成，所述超短基线由装在用户端的基阵和海底信标组成，声学PNT服务区用于需要高精度导航定位的区域，可与惯性导航系统结合，修正惯性导航系统的累计误差；

所述固定地形PNT网络由北斗接收系统和地形定位导航系统组成，北斗接收系统主要用于时空基准的传递，地形定位导航系统利用地形特征的时空不变性和局部唯一性为水下目标提供导航服务；

所述固定地磁PNT网络由北斗接收系统和地磁定位导航系统组成，北斗接收系统用于时空基准的传递，地磁系统通过预先获取区域的地磁场数据并提取出磁场特征值，利用地磁场数值进行索引、匹配，得到当前位置的地磁参考值，从而得到准确的位置信息，为水下目标提供导航定位服务；

所述固定重力PNT网络由北斗接收系统和重力定位导航系统组成，北斗接收系统用于时空基准的传递，重力系统利用重力敏感器件测量重力信息，经过重力解析后得到本地重力异常信息，通过与预先存储的重力信息进行匹配，得到准确的位置信息，为水下目标提供导航定位服务；

所述组合PNT网络包括所述声学定位导航授时系统、地形定位导航系统、地磁定位导航系统、重力定位导航系统中的至少2种导航系统；

水下用户在水下航行时，以惯性导航为主，当航行到声学PNT服务区域时，进行惯性/声学组合导航定位；当航行到地形匹配PNT服务区域时，进行惯性/地形匹配组合导航定位；当航行到地磁匹配PNT服务区域时，进行惯性/地磁匹配组合导航定位；当航行到重力匹配PNT服务区域时，进行惯性/重力匹配组合导航定位；当航行到多源组合PNT服务区域时，将惯性导航信息、声学导航信息、物理场匹配导航信息等多种信息进行多参量信息融合，实现高可靠的多源组合导航。

2.如权利要求1所述的全球水下PNT系统，其特征在于，所述时空基准转换装置采用有线或无线方式进行时空基准传递；所述有线方式包括但不限于利用电缆、光纤进行传递；所述无线方式包括但不限于利用声学、激光进行传递。

3.如权利要求1所述的全球水下PNT系统，其特征在于，所述导航定位区域配置了固定服务区域和移动服务区域，所述固定服务区域配置有固定PNT网络，所述移动服务区域配置有移动PNT网络。

4.如权利要求1所述的全球水下PNT系统，其特征在于，所述用户端配置了多源水下导航技术体制进行定位、导航、授时。

5.如权利要求3所述的全球水下PNT系统，其特征在于，所述移动PNT网络利用UUV的移动方式提供区域与区域之间的PNT服务，以消除区域与区域之间的服务盲区。

6.如权利要求5所述的全球水下PNT系统，其特征在于，所述移动PNT网络采用声学导航技术和惯性导航技术提供定位导航授时服务。