[发明专利]一种捷联式水下动态重力测量仪

摘要

本发明涉及一种捷联式水下动态重力测量仪，属于重力测量领域，该系统主要由惯性测量单元、数据系统、多普勒测速仪、深度计、超短基线水声定位设备、水下承压舱组成；水下承压舱底部具有安装孔，可采用螺栓与水下动态载体固联；多普勒测速仪测量对海底或对海流的速度，深度计测量重力仪深度，超短基线水声定位设备测量重力仪的位置，它们的测量结果作为外部观测量，与惯性测量单元的捷联惯导解算结果进行联邦滤波，得到各导航参数和比力测量值后进行重力异常解算。本发明满足了水下动态重力测量的需求，具有制造成本低、测量效率高、覆盖面积大、适应动态测量环境、接近海底重力信号源等优点。

主权项

1.一种捷联式水下动态重力测量仪，其特征在于：由惯性测量单元(1)、数据系统(3)、多普勒测速仪(4)、深度计(5)、超短基线水声定位设备(6)、水下承压舱(8)组成，数据系统(3)包括时间同步的数据采集系统(301)和数据处理计算机(302)；惯性测量单元(1)和数据系统(3)位于水下承压舱(8)内部，多普勒测速仪(4)、深度计(5)、超短基线水声定位设备(6)位于水下承压舱(8)外部，分别通过连接线缆c(73)、连接线缆b(72)和连接线缆a(71)与水下承压舱(8)内的数据系统(3)相连接，惯性测量单元(1)、多普勒测速仪(4)、深度计(5)、超短基线水声定位设备(6)所测数据通过连接线缆(7)传输给数据系统(3)；重力仪的外壳为水下承压舱(8)，水下承压舱(8)底部具有安装孔(10)，采用螺栓(11)将水下承压舱(8)固联在搭载重力仪的水下动态载体(9)上；惯性测量单元(1)作为主体处于核心部分，采用捷联式数学平台，惯性测量单元(1)由重力传感器(101)和姿态传感器(102)组成，重力传感器(101)为重力仪提供比力测量数据，姿态传感器(102)为重力仪提供角增量测量数据，多普勒测速仪(4)测量对海底或对海流的速度，深度计(5)测量重力仪深度，超短基线水声定位设备(6)测量重力仪在大地坐标系下的位置坐标；重力传感器(101)、姿态传感器(102)、多普勒测速仪(4)、深度计(5)和超短基线水声定位设备(6)的数据传输给数据系统(3)后，由时间同步的数据采集系统(301)实现数据记录和时间标准的统一；数据处理计算机(302)利用重力传感器(101)的比力测量数据和姿态传感器(102)的角增量测量数据进行捷联惯导解算得到重力仪当前的姿态、速度和位置，然后利用重力仪的姿态信息将多普勒测速仪(4)测得的载体坐标系下的速度转换到导航坐标系下，数据处理计算机(302)以多普勒测速仪(4)测得的速度、深度计(5)测得的深度和超短基线水声定位设备(6)测得的位置作为外部观测量，与捷联惯导解算的速度、深度和位置比较，通过联邦滤波计算各项误差改正值，对捷联惯导的解算结果进行反馈校正得到各导航参数和比力测量值，然后进行重力异常解算，初步计算的重力异常结果中包含着大量的高频噪声，需采用低通滤波将具有低频特性的重力信号提取出来，得到最后的重力异常解算结果。