CN110006433A - 海底油气管检测机器人的组合导航定位系统及方法 - Google Patents

海底油气管检测机器人的组合导航定位系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于导航技术领域，提供海底油气管检测机器人的组合导航定位系统及方法，主要由差分GPS系统、超短基线定位系统(USBL)、捷联惯导系统(SINS)、多普勒计程仪(DVL)等组成：差分GPS系统精确定位水面艇的地理位置坐标；超短基线定位系统确定水下无人航行器相对于水面无人艇的三维矢量位置；捷联惯导系统检测水下无人航行器实时航向和姿态；多普勒计程仪检测水下无人航行器运行的绝对速度。SINS与DVL组合实现水下无人航行器短时的高精度定位，差分GPS和USBL组合实现水下无人航行器绝对定位；实现水下无人航行器长航时、长航程的高精度定位，提供准确的位置信息。本发明还提供多种导航仪器的组合定位方法，为水下高精度组合导航提供了解决方法。

Description

海底油气管检测机器人的组合导航定位系统及方法
技术领域
本发明属于导航技术领域，具体涉及海底油气管检测机器人的组合导航定位系统及方法。
背景技术
海底管道作为重要的海上油气田生产设施，一旦发生泄漏或破坏，轻则导致资源浪费，重则会因为原油或天然气的泄漏而导致爆炸，造成人员伤亡和财产损失。因此海底油气管检测具有重要意义，无论是从经济发展还是环境保护的角度出发都应该予以高度重视。海底油气管检测机器人就是以水下机器人作为载体，搭载多种专业的检测设备，用来对船舶等作业平台加以支持，顺利完成对海底管线的检测。随着海底油气管检测机器人向大深度、多功能、长时间的实际工程应用趋势发展，仍有一些关键问题需要研究和解决。其中水下导航技术对于水下机器人的发展尤为重要，水下导航定位系统能够准确提供海底油气管检测机器人的具体位置，将海底管线的具体路线和位置以及检测作业的所有具体情况加以记录，同时也能够通过定位系统给作业船提供作业信息，水下定位系统的精确程度和稳定程度对海底油气管检测作业的顺利完成具有关键作用。
目前成熟的水下组合导航方式主要为捷联惯性导航系统(SINS)与GPS卫星导航系统、多普勒计程仪(DVL)组合导航，但是这种方式需要海底油气管检测机器人不断浮出水面通过GPS进行位置校正，严重限制海底油气管检测的效率。因此，有必要研究一种使海底油气管检测机器人能够在水下长期航行，无需浮出水面进行校正的组合导航定位系统。最近几年，国内外学者对超短基线定位系统(USBL)辅助惯性导航系统定位做了一些深入的研究。
M.Morgado等创造性的提出了一种超短基线定位系统与捷联惯性导航系统的紧组合导航定位算法；Geng Y等提出了一种基于USBL/INS紧组合导航新颖的滤波算法，称之为HDEKF；国内对超短基线定位系统与捷联惯性导航系统的组合导航研究较少，李守军等人提出了INS/USBL水下组合导航系统模型，海试试验结果表明USBL系统能够修正INS的位置误差，证明了模型了正确性。
发明内容
本发明的目的在于提供实现海底油气管检测机器人长航时、长航程的高精度自主导航定位的海底油气管检测机器人的组合导航定位系统及方法，为海底油气管检测和修复作业提供保障。
本发明是这样实现的：海底油气管检测机器人的组合导航定位系统,该系统由卫星1、差分GPS系统2、水面艇3、超短基线定位系统USBL4、水下无人航行器5，电缆6、捷联惯导系统SINS7、多普勒计程仪DVL8组成，可分为水面导航、水面艇辅助水下航行器位置定位和水下导航三个部分。
水面导航部分由卫星1、水面艇3、接收天线11、基准站12、发射电台13组成，水面艇辅助水下航行器位置定位部分由差分GPS系统2、应答器9、声基阵10组成，水下导航部分由超短基线定位系统USBL4、捷联惯导系统SINS7、多普勒计程仪DVL8组成。
超短基线定位系统USBL4包括应答器9、声基阵10，超短基线定位系统USBL4的发射基阵和接收基阵固定在换能器中，组成声基阵10。
海底油气管检测机器人的组合导航定位方法，包括以下步骤：
(1)差分GPS系统2得到船体的精确位置，计算出声基阵的位置、姿态和船舷向：对基准站12进行精确测量定位；基准站12利用接收天线11，估算每一颗卫星测量中缓慢变化的误差分量，形成对卫星1的测量修正；再通过发射电台13广播给水面艇3；
(2)水面艇辅助水下航行器位置定位：精确测定声基阵10中声单元之间的相互位置，构建声基阵坐标系；应答器9测量声单元的相位差，得到应答器在声基阵坐标系中的方位，计算声基阵10与水下无人航行器5之间的相对距离，得到水下无人航行器5的相对位置；应用坐标系变换得到水下无人航行器5的绝对位置；
(3)水下导航部分，捷联惯导系统SINS7作为组合导航定位系统的主系统，用于提供海底油气管检测机器人的三维姿态、速度和位置信息；多普勒计程仪DVL8和超短基线定位系统USBL4作为辅助系统，分别与捷联惯导系统SINS7构成导航子系统，采用联邦滤波技术中的无复位式结构模型设计组合导航系统，通过全局信息融合，得到系统状态的全局最优估计，利用获得的状态全局最优估计值对捷联惯导系统的误差进行实时校正，并将校正后的捷联惯性导航系统输出作为组合导航系统的输出。
(3.1)多普勒计程仪DVL8和捷联惯导系统SINS7组成SINS/DVL导航子系统，该子系统采用速度组合模式，利用SINS解算得到的地理坐标系下的速度与DVL转换后的地理坐标速度作差，将速度差值作为滤波过程的量测量，通过滤波器得到精确的导航定位信息；
(3.2)超短基线定位系统USBL4和捷联惯导系统SINS7组成SINS/USBL导航子系统，该子系统采用位置组合模式，将SINS输出的地理坐标系下的位置信息与USBL转换后的地理坐标系下的位置信息的差值作为量测值，然后进行滤波得到状态的最优估计值，利用该估计值对SINS三维误差进行修正；
(3.3)采用联邦滤波技术中的无复位式结构模型设计SINS/DVL/USBL组合导航系统，通过全局信息融合，得到系统状态的全局最优估计，利用获得的状态全局最优估计值对捷联惯导系统SINS7的误差进行实时校正，并将校正后的捷联惯导系统SINS7输出作为组合导航系统的输出，包括载体的姿态、速度及位置等导航信息。
其中：步骤(3.1)的具体运算方法为：
对于SINS/DVL导航子系统，取东北天坐标系为导航坐标系，将SINS的位置误差(δLδλ δh)、速度误差(δVE δVN δVU)、姿态角误差(φe φn φu)，加速度计零偏和陀螺常值漂移(εx εy εz)作为该子系统的状态变量，即：
X＝[δL δλ δh δVE δVN δVU φe φn φu εx εy εz ▽x ▽y ▽z]
得到系统的模型为：
Xk＝Fk-1Xk-1+Wk-1
Zk＝HkXk+Vk
其中，F为系统矩阵，H为量测矩阵，W为包括加速度计零偏和陀螺仪常值漂移的系统过程噪声，V为量测噪声；
该子系统的观测量为：
δVE,δVN,δVU为SINS在东北天坐标系下测量的的东、北、天向速度信息，δVE-DVL，δVN-DVL，δVU-DVL为DVL输出的东、北、天向速度信息。
步骤(3.2)的具体运算方法为：
对于SINS/USBL导航子系统，状态向量的选取和状态方程的建立同SINS/DVL导航子系统：X＝[δL δλ δh δVE δVN δVU φe φn φu εx εy εz ▽x ▽y ▽z]该子系统的模型为：
Xk＝Fk-1Xk-1+Wk-1
Zk＝HkXk+Vk
观测量为：
δL，δλ，δh分别是SINS的经纬度以及高度误差，δLUSBL，δλUSBL，δhUSBL分别是USBL的纬度，经度以及高度误差。
步骤(3.3)的具体运算方法为：
上述两个导航子系统通过联邦滤波进行实时导航数据融合：通过SINS/USBL导航子系统可获得其状态的局部估计值和局部误差协方差矩阵P1，通过SINS/DVL导航子系统可获得和P2，采用联邦卡尔曼滤波，在主滤波器中把两个子系统得到的局部估计值进行全局融合后输出系统状态的全局最优估计值和全局最优误差协方差矩阵Pg，即：
Pg＝(P1 -1+P2 -1)-1
通过得到的全局最优估计值实时校正SINS的误差，最后SINS输出的导航信息即为组合导航系统的输出，包括海底油气管检测机器人的姿态，速度和位置等信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明设计一种用于海底油气管检测机器人的组合导航定位系统，该系统能够为海底油气管检测机器人实时地提供精确有效的位置、姿态信息；
(2)本发明充分考虑到试验件在研制阶段存在一定的不确定因素，使组合导航定位系统具有一定的适应性，可靠性；
(3)本发明通用性好，可广泛用于作业型水下无人航行器的导航系统中；
(4)本发明克服海底油气管检测机器人长航时长航程水下作业难以精确定位的问题，使海底油气管检测机器人无需浮出水面校正，就能实现海底管道跟踪和精确定位；
(5)本发明容错性能好，可通过对故障子系统的隔离和系统重构来保障海底油气管检测机器人导航定位的精度和可靠性。
附图说明
图1为海底油气管检测机器人组合导航定位系统示意图，其中；
图2为水面导航部分差分GPS系统定位示意图，其中a为预测的真实距离，b是测量误差，c是距离测量值，d是误差校正后的距离测量值，e是差分校正量；
图3为水面艇辅助水下航行器位置定位示意图；
图4为水下导航部分SINS/DVL/USBL组合导航定位系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
海底油气管检测机器人的组合导航定位系统主要由差分GPS系统、超短基线定位系统(USBL)、捷联惯导系统(SINS)、多普勒计程仪(DVL)等组成：差分GPS系统安放在水面艇上，用于精确定位水面艇的地理位置坐标；超短基线定位系统(USBL)分为两个部分，，应答器安装在用于检测油气管的水下无人航行器上，发射基阵和接收基阵固定在换能器中，组成声基阵，声基阵安装在水面艇上，发射基阵发出一个声脉冲，应答器收到后，回发声脉冲，接收基阵根据声波的到达时间确定水下无人航行器相对于水面无人艇的三维矢量位置；捷联惯导系统(SINS)用于检测水下无人航行器实时航向和姿态；多普勒计程仪(DVL)能够检测水下无人航行器运行的绝对速度。SINS与DVL组合能够实现水下无人航行器短时的高精度定位，差分GPS和USBL组合能够准确将空间准确位置坐标传递到水下无人航行器上，实现水下无人航行器绝对定位，同时也能够修正SINS与DVL组合产生的位置和航向误差，进而实现水下无人航行器长航时、长航程的高精度定位，为精确的进行海底油气管道检测提供准确的位置信息。
对于水面导航部分，母船的作用是为水下超短基线定位系统提供保障，避免海底油气管检测机器人通过不断浮出水面进行误差校正的时间和能源消耗。根据差分GPS可以得到船体的精确位置，结合电罗经和运动传感器等可以计算出声基阵的位置、姿态和船舷向，这是水下超短基线定位单元测量目标的绝对位置的前提。
对于水面艇辅助水下航行器位置定位部分，USBL的发射基阵和接收基阵固定在换能器中，组成声基阵，声单元之间的相互位置已精确测定且构成声基阵坐标系，USBL的应答器安装在水下无人航行器上，通过测量声单元的相位差，得到应答器在声基阵坐标系中的方位，利用声波在水中传播的时间计算声基阵与水下无人航行器之间的相对距离，从而确定水下无人航行器的相对位置。根据USBL输出的相对位置、差分GPS测量的声基阵位置信息和水面艇的姿态信息，应用坐标系变换可得到水下载体的绝对位置。
对于水下导航部分，捷联惯导系统作为组合导航定位系统的主系统，用于提供海底油气管检测机器人的三维姿态、速度和位置信息；多普勒计程仪和超短基线水声定位系统作为辅助系统，分别与捷联惯导系统构成导航子系统，采用联邦滤波技术中的无复位式结构模型设计SINS/DVL/USBL组合导航系统，通过全局信息融合，得到系统状态的全局最优估计，利用获得的状态全局最优估计值对捷联惯导系统的误差进行实时校正，并将校正后的捷联惯性导航系统输出作为组合导航系统的输出，包括载体的姿态、速度及位置等导航信息。
多普勒计程仪和捷联惯导系统组成SINS/DVL导航子系统，该子系统采用速度组合模式，利用SINS解算得到的地理坐标系下的速度与DVL转换后的地理坐标速度作差，将速度差值作为滤波过程的量测量，通过滤波器得到精确的导航定位信息；超短基线水声定位系统和捷联惯导系统组成SINS/USBL导航子系统，该子系统采用位置组合模式，将SINS输出的地理坐标系下的位置信息与USBL转换后的地理坐标系下的位置信息的差值作为量测值，然后进行滤波得到状态的最优估计值，利用该估计值对SINS三维误差进行修正；采用联邦滤波技术中的无复位式结构模型设计SINS/DVL/USBL组合导航系统，通过全局信息融合，得到系统状态的全局最优估计，利用获得的状态全局最优估计值对捷联惯导系统的误差进行实时校正，并将校正后的捷联惯性导航系统输出作为组合导航系统的输出，包括载体的姿态、速度及位置等导航信息。
对于SINS/DVL导航子系统，取东北天坐标系为导航坐标系，将SINS的位置误差(δLδλ δh)、速度误差(δVE δVN δVU)、姿态角误差(φe φn φu)，加速度计零偏和陀螺常值漂移(εx εy εz)作为该子系统的状态变量，即：
X＝[δL δλ δh δVE δVN δVU φe φn φu εx εy εz ▽x ▽y ▽z]
得到系统的模型为：
Xk＝Fk-1Xk-1+Wk-1
Zk＝HkXk+Vk
其中，F为系统矩阵，H为量测矩阵，W为包括加速度计零偏和陀螺仪常值漂移的系统过程噪声，V为量测噪声。
该子系统的观测量为：
δVE,δVN,δVU为SINS在东北天坐标系下测量的的东、北、天向速度信息，δVE-DVL，δVN-DVL，δVU-DVL为DVL输出的东、北、天向速度信息。
对于SINS/USBL导航子系统，状态向量的选取和状态方程的建立同SINS/DVL导航子系统。
X＝[δL δλ δh δVE δVN δVU φe φn φu εx εy εz ▽x ▽y ▽z]该子系统的模型为：
Xk＝Fk-1Xk-1+Wk-1
Zk＝HkXk+Vk
观测量为：
δL，δλ，δh分别是SINS的经纬度以及高度误差，δLUSBL，δλUSBL，δhUSBL分别是USBL的纬度，经度以及高度误差。
上述两个导航子系统通过联邦滤波进行实时导航数据融合：通过SINS/USBL导航子系统可获得其状态的局部估计值和局部误差协方差矩阵P1，通过SINS/DVL导航子系统可获得和P2，采用联邦卡尔曼滤波，在主滤波器中把两个子系统得到的局部估计值进行全局融合后输出系统状态的全局最优估计值和全局最优误差协方差矩阵Pg，即：
Pg＝(P1 -1+P2 -1)-1
通过得到的全局最优估计值实时校正SINS的误差，最后SINS输出的导航信息即为组合导航系统的输出，包括海底油气管检测机器人的姿态，速度和位置等信息。
采用联邦卡尔曼滤波技术进行信息融合，不仅具有运用灵活、计算量小、降低系统维数等优点，还能对子滤波器实时进行故障检测，必要时进行系统重构从而提高系统容错性。在实际工程应用中，若DVL出现故障时可屏蔽INS/DVL子系统，使用INS/USBL子系统进行组合导航定位；若USBL出现故障可屏蔽INS/USBL子系统，使用INS/DVL进行组合导航定位；若DVL、USBL同时故障，则短时间内可仅使用INS进行导航定位。基于此，通过对故障传感器的隔离和对组合导航系统的重构，保障了海底油气管检测机器人导航定位的精度和可靠性。
此外，该海底油气管检测机器人的组合导航定位系统具有很好的容错性能，若DVL或USBL出现故障时可屏蔽相应子系统的输出，进行有效的系统隔离和重构，保障组合导航系统的精度和可靠性。
本发明针对现有海底油气管检测机器人组合导航定位技术的不足，提供一种基于海底油气管检测的水下机器人组合导航定位系统方案，旨在实现海底油气管检测机器人长航时、长航程连续作业时的高精度自主导航定位。
本发明中的海底油气管检测机器人的组合导航定位系统由卫星1、差分GPS系统2、水面艇3、超短基线定位系统USBL4、水下无人航行器5，电缆6、捷联惯导系统SINS7、多普勒计程仪DVL8组成：差分GPS系统2安放在水面艇3上，用于精确定位水面艇的地理位置坐标；超短基线定位系统USBL4分为两个部分，应答器9安装在用于检测油气管的水下无人航行器上，发射基阵和接收基阵固定在换能器中，组成声基阵10，声基阵安装在水面艇上，发射基阵发出一个声脉冲，应答器收到后，回发声脉冲，接收基阵根据声波的到达时间确定水下无人航行器相对于水面无人艇的三维矢量位置；捷联惯导系统SINS7用于检测水下无人航行器实时航向和姿态；多普勒计程仪DVL8能够检测水下无人航行器运行的绝对速度。捷联惯导系统SINS7与多普勒计程仪DVL8组合能够实现水下无人航行器短时的高精度定位，差分GPS系统2和超短基线定位系统USBL4组合能够准确将空间准确位置坐标传递到水下无人航行器上，实现水下无人航行器绝对定位，同时也能够修正捷联惯导系统SINS7与多普勒计程仪DVL8组合产生的位置和航向误差，进而实现水下无人航行器长航时、长航程的高精度定位，为精确的进行海底油气管道检测提供准确的位置信息。海底油气管检测机器人组合导航定位系统示意图如图1所示。
对于水面导航部分，包括卫星1，接收天线11，基准站12，发射电台13，水面艇3，水面艇3的作用是为水下超短基线定位系统提供保障，避免海底油气管检测机器人通过不断浮出水面进行误差校正的时间和能源消耗。根据差分GPS系统2可以得到船体的精确位置，结合电罗经和运动传感器等可以计算出声基阵的位置、姿态和船舷向，这是水下超短基线定位单元测量目标的绝对位置的前提。差分GPS系统2实现对水面艇的精确位置定位需要事先经过精确测量定位的参考基准站利用高质量的卫星接收机，估算每一颗卫星测量中缓慢变化的各种误差分量，形成对可见卫星的测量修正，再通过数据通信网络广播给水面艇，因此得到比单点定位更高的精度。水面导航部分差分GPS系统2如图2所示。
对于水面艇辅助水下航行器位置定位部分，超短基线定位系统USBL4的发射基阵和接收基阵固定在换能器中，组成声基阵10，声单元之间的相互位置已精确测定且构成声基阵坐标系，超短基线定位系统USBL4的应答器9安装在水下无人航行器上，通过测量声单元的相位差，得到应答器在声基阵坐标系中的方位，利用声波在水中传播的时间计算声基阵与水下无人航行器之间的相对距离，从而确定水下无人航行器的相对位置。根据超短基线定位系统USBL4输出的相对位置、差分GPS系统2测量的声基阵位置信息和水面艇的姿态信息，应用坐标系变换可得到水下载体的绝对位置。水面艇辅助水下航行器位置定位示意图如图3所示。
对于水下导航部分，捷联惯导系统作为组合导航定位系统的主系统，用于提供海底油气管检测机器人的三维姿态、速度和位置信息；多普勒计程仪和超短基线水声定位系统作为辅助系统，分别与捷联惯导系统构成导航子系统，采用联邦滤波技术中的无复位式结构模型设计SINS/DVL/USBL组合导航系统，通过全局信息融合，得到系统状态的全局最优估计，利用获得的状态全局最优估计值对捷联惯导系统的误差进行实时校正，并将校正后的捷联惯性导航系统输出作为组合导航系统输出，包括载体的姿态、速度及位置等导航信息。水下导航部分SINS/DVL/USBL组合导航定位系统结构示意图如图4所示。
多普勒计程仪和捷联惯导系统组成SINS/DVL导航子系统，该子系统采用速度组合模式，利用SINS解算得到的地理坐标系下的速度与DVL转换后的地理坐标速度作差，将速度差值作为滤波过程的量测量，通过滤波器得到精确的导航定位信息；超短基线水声定位系统和捷联惯导系统组成SINS/USBL导航子系统，该子系统采用位置组合模式，将SINS输出的地理坐标系下的位置信息与USBL转换后的地理坐标系下的位置信息的差值作为量测值，然后进行滤波得到状态的最优估计值，利用该估计值对SINS三维误差进行修正；采用联邦滤波技术中的无复位式结构模型设计SINS/DVL/USBL组合导航系统，通过全局信息融合，得到系统状态的全局最优估计，利用获得的状态全局最优估计值对捷联惯导系统的误差进行实时校正，并将校正后的捷联惯性导航系统输出作为组合导航系统的输出，包括载体的姿态、速度及位置等导航信息。
对于SINS/DVL导航子系统，取东北天坐标系为导航坐标系，将SINS的位置误差(δLδλ δh)、速度误差(δVE δVN δVU)、姿态角误差(φe φn φu)，加速度计零偏和陀螺常值漂移(εx εy εz)作为该子系统的状态变量，即：
X＝[δL δλ δh δVE δVN δVU φe φn φu εx εy εz ▽x ▽y ▽z]
得到系统的模型为：
Xk＝Fk-1Xk-1+Wk-1
Zk＝HkXk+Vk
其中，F为系统矩阵，H为量测矩阵，W为包括加速度计零偏和陀螺仪常值漂移的系统过程噪声，V为量测噪声。
该子系统的观测量为：
δVE,δVN,δVU为SINS在东北天坐标系下测量的的东、北、天向速度信息，δVE-DVL，δVN-DVL，δVU-DVL为DVL输出的东、北、天向速度信息。
对于SINS/USBL导航子系统，状态向量的选取和状态方程的建立同SINS/DVL导航子系统。
X＝[δL δλ δh δVE δVN δVU φe φn φu εx εy εz ▽x ▽y ▽z]该子系统的模型为：
Xk＝Fk-1Xk-1+Wk-1
Zk＝HkXk+Vk
观测量为：
δL，δλ，δh分别是SINS的经纬度以及高度误差，δLUSBL，δλUSBL，δhUSBL分别是USBL的纬度，经度以及高度误差。
上述两个导航子系统通过联邦滤波进行实时导航数据融合：通过SINS/USBL导航子系统可获得其状态的局部估计值和局部误差协方差矩阵P1，通过SINS/DVL导航子系统可获得和P2，采用联邦卡尔曼滤波，在主滤波器中把两个子系统得到的局部估计值进行全局融合后输出系统状态的全局最优估计值和全局最优误差协方差矩阵Pg，即：
Pg＝(P1 -1+P2 -1)-1
通过得到的全局最优估计值实时校正SINS的误差，最后SINS输出的导航信息即为组合导航系统的输出，包括海底油气管检测机器人的姿态，速度和位置等信息。
采用联邦卡尔曼滤波技术进行信息融合，不仅具有运用灵活、计算量小、降低系统维数等优点，还能对子滤波器实时进行故障检测，必要时进行系统重构从而提高系统容错性。在实际工程应用中，若DVL出现故障时可屏蔽INS/DVL子系统，使用INS/USBL子系统进行组合导航定位；若USBL出现故障可屏蔽INS/USBL子系统，使用INS/DVL进行组合导航定位；若DVL、USBL同时故障，则短时间内可仅使用INS进行导航定位。基于此，通过对故障传感器的隔离和对组合导航系统的重构，保障了海底油气管检测机器人导航定位的精度和可靠性。
综上，本发明涉及海洋油气管道检测领域，提供了一种用于海底油气管检测的组合导航定位系统及其相应的组合导航算法。该系统适用浅海域、长航时、长航程的油气管道检测，主要由差分GPS系统、超短基线定位系统(USBL)、捷联惯导系统(SINS)、多普勒计程仪(DVL)等组成：差分GPS系统安放在水面艇上，用于精确定位水面艇的地理位置坐标；超短基线定位系统(USBL)分为两个部分，应答器安装在用于检测油气管的水下无人航行器上，发射基阵和接收基阵固定在换能器中，组成声基阵，声基阵安装在水面艇上，发射基阵发出一个声脉冲，应答器收到后，回发声脉冲，接收基阵根据声波的到达时间确定水下无人航行器相对于水面无人艇的三维矢量位置；捷联惯导系统(SINS)用于检测水下无人航行器实时航向和姿态；多普勒计程仪(DVL)能够检测水下无人航行器运行的绝对速度。SINS与DVL组合能够实现水下无人航行器短时的高精度定位，差分GPS和USBL组合能够准确地将空间精确位置坐标传递到水下无人航行器上，实现水下无人航行器绝对定位，同时也能够修正SINS与DVL组合产生的位置和航向误差，进而实现水下无人航行器长航时、长航程的高精度定位，为精确进行海底油气管道检测提供准确的位置信息。本发明还提供多种导航仪器的组合定位方法，为水下高精度组合导航提供了解决方法。

Claims (8)

1.海底油气管检测机器人的组合导航定位系统，其特征在于：包括卫星(1)、差分GPS系统(2)、水面艇(3)、超短基线定位系统USBL(4)、水下无人航行器(5)，电缆(6)、捷联惯导系统SINS(7)、多普勒计程仪DVL(8)，可分为水面导航、水面艇辅助水下航行器位置定位和水下导航三个部分。
2.根据权利要求1所述的海底油气管检测机器人的组合导航定位系统，其特征在于：水面导航部分由卫星(1)、水面艇(3)、接收天线(11)、基准站(12)、发射电台(13)组成，水面艇辅助水下航行器位置定位部分由差分GPS系统(2)、应答器(9)、声基阵(10)组成，水下导航部分由超短基线定位系统USBL(4)、捷联惯导系统SINS(7)、多普勒计程仪DVL(8)组成。
3.根据权利要求1或2所述的一种海底油气管检测机器人的组合导航定位系统，其特征在于：超短基线定位系统USBL(4)包括应答器(9)、声基阵(10)，超短基线定位系统USBL(4)的发射基阵和接收基阵固定在换能器中，组成声基阵(10)。
4.海底油气管检测机器人的组合导航定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)差分GPS系统(2)得到船体的精确位置，计算出声基阵的位置、姿态和船舷向：对基准站(12)进行精确测量定位；基准站(12)利用接收天线(11)，估算每一颗卫星测量中缓慢变化的误差分量，形成对卫星(1)的测量修正；再通过发射电台(13)广播给水面艇(3)；
(2)水面艇辅助水下航行器位置定位：精确测定声基阵(10)中声单元之间的相互位置，构建声基阵坐标系；应答器(9)测量声单元的相位差，得到应答器在声基阵坐标系中的方位，计算声基阵(10)与水下无人航行器(5)之间的相对距离，得到水下无人航行器(5)的相对位置；应用坐标系变换得到水下无人航行器(5)的绝对位置；
(3)水下导航部分，捷联惯导系统SINS(7)作为组合导航定位系统的主系统，用于提供海底油气管检测机器人的三维姿态、速度和位置信息；多普勒计程仪DVL(8)和超短基线定位系统USBL(4)作为辅助系统，分别与捷联惯导系统SINS(7)构成导航子系统，采用联邦滤波技术中的无复位式结构模型设计组合导航系统，通过全局信息融合，得到系统状态的全局最优估计，利用获得的状态全局最优估计值对捷联惯导系统的误差进行实时校正，并将校正后的捷联惯性导航系统输出作为组合导航系统的输出。
5.根据权利要求4所述的海底油气管检测机器人的组合导航定位方法，其特征在于：步骤(3)具体包括：
(3.1)多普勒计程仪DVL(8)和捷联惯导系统SINS(7)组成SINS/DVL导航子系统，该子系统采用速度组合模式，利用SINS解算得到的地理坐标系下的速度与DVL转换后的地理坐标速度作差，将速度差值作为滤波过程的量测量，通过滤波器得到精确的导航定位信息；
(3.2)超短基线定位系统USBL(4)和捷联惯导系统SINS(7)组成SINS/USBL导航子系统，该子系统采用位置组合模式，将SINS输出的地理坐标系下的位置信息与USBL转换后的地理坐标系下的位置信息的差值作为量测值，然后进行滤波得到状态的最优估计值，利用该估计值对SINS三维误差进行修正；
(3.3)采用联邦滤波技术中的无复位式结构模型设计SINS/DVL/USBL组合导航系统，通过全局信息融合，得到系统状态的全局最优估计，利用获得的状态全局最优估计值对捷联惯导系统SINS(7)的误差进行实时校正，并将校正后的捷联惯导系统SINS(7)输出作为组合导航系统的输出，包括载体的姿态、速度及位置等导航信息。
6.根据权利要求5所述的海底油气管检测机器人的组合导航定位方法，其特征在于：步骤(3.1)的具体运算方法为：
对于SINS/DVL导航子系统，取东北天坐标系为导航坐标系，将SINS的位置误差(δL δλδh)、速度误差(δVE δVN δVU)、姿态角误差(φe φn φu)，加速度计零偏和陀螺常值漂移(εxεy εz)作为该子系统的状态变量，即：
X＝[δL δλ δh δVE δVN δVU φe φn φu εx εy εz ▽x ▽y ▽z]
得到系统的模型为：
Xk＝Fk-1Xk-1+Wk-1
Zk＝HkXk+Vk
其中，F为系统矩阵，H为量测矩阵，W为包括加速度计零偏和陀螺仪常值漂移的系统过程噪声，V为量测噪声；
该子系统的观测量为：
δVE,δVN,δVU为SINS在东北天坐标系下测量的的东、北、天向速度信息，δVE-DVL，δVN-DVL，δVU-DVL为DVL输出的东、北、天向速度信息。
7.根据权利要求6所述的海底油气管检测机器人的组合导航定位方法，其特征在于：步骤(3.2)的具体运算方法为：
对于SINS/USBL导航子系统，状态向量的选取和状态方程的建立同SINS/DVL导航子系统：X＝[δL δλ δh δVE δVN δVU φe φn φu εx εy εz ▽x ▽y ▽z]该子系统的模型为：
Xk＝Fk-1Xk-1+Wk-1
Zk＝HkXk+Vk
观测量为：
δL，δλ，δh分别是SINS的经纬度以及高度误差，δLUSBL，δλUSBL，δhUSBL分别是USBL的纬度，经度以及高度误差。
8.根据权利要求7所述的海底油气管检测机器人的组合导航定位方法，其特征在于：步骤(3.3)的具体运算方法为：
上述两个导航子系统通过联邦滤波进行实时导航数据融合：通过SINS/USBL导航子系统可获得其状态的局部估计值和局部误差协方差矩阵P1，通过SINS/DVL导航子系统可获得和P2，采用联邦卡尔曼滤波，在主滤波器中把两个子系统得到的局部估计值进行全局融合后输出系统状态的全局最优估计值和全局最优误差协方差矩阵Pg，即：
Pg＝(P1 -1+P2 -1)-1
通过得到的全局最优估计值实时校正SINS的误差，最后SINS输出的导航信息即为组合导航系统的输出，包括海底油气管检测机器人的姿态，速度和位置的信息。
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Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110471096A (zh) * 2019-09-11 2019-11-19 哈尔滨工程大学 一种分布式海底飞行节点群体定位方法
CN110703205A (zh) * 2019-10-14 2020-01-17 江苏帝一集团有限公司 基于自适应无迹卡尔曼滤波的超短基线定位方法
CN110749339A (zh) * 2019-10-25 2020-02-04 嘉兴中科声学科技有限公司 水下航行器的定位校准方法、装置、船载设备和水下设备
CN110954107A (zh) * 2019-12-04 2020-04-03 宁波羽声海洋科技有限公司 一种无人航行器集群协同导航方法及装置
CN110985813A (zh) * 2019-12-12 2020-04-10 上海邦芯物联网科技有限公司 一种柔性管道机器人的定位方法及系统
CN111024069A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 清华四川能源互联网研究院 一种机器人水下定位方法及机器人水下定位系统
CN111045453A (zh) * 2019-12-25 2020-04-21 南京工程学院 一种基于无人艇与多水下机器人的协同控制系统及方法
CN111221019A (zh) * 2020-01-17 2020-06-02 鲲之眼（深圳）科技有限公司 一种水下定位系统
CN111301644A (zh) * 2020-03-06 2020-06-19 中海油信息科技有限公司 一种基于rov的海底管道检测系统及其工作方法
CN111537946A (zh) * 2020-06-10 2020-08-14 北京南风科创应用技术有限公司 水下信标定向定位系统及方法
CN111596333A (zh) * 2020-06-05 2020-08-28 鹏城实验室 一种水下定位导航方法及系统
CN111624552A (zh) * 2020-05-25 2020-09-04 中国地质大学（武汉） 一种基于声波渡越时间测量的地下管道定位系统及方法
CN111625009A (zh) * 2020-06-05 2020-09-04 上海中车艾森迪海洋装备有限公司 水下机器人在布放回收过程中的自动运动控制方法及装置
CN111750863A (zh) * 2020-06-18 2020-10-09 哈尔滨工程大学 一种基于海管节点位置辅助的导航系统误差修正方法
CN111829511A (zh) * 2020-06-08 2020-10-27 中国航天空气动力技术研究院 一种基于m估计的auv组合导航方法及系统
CN111829512A (zh) * 2020-06-08 2020-10-27 中国航天空气动力技术研究院 一种基于多传感器数据融合的auv导航定位方法及系统
CN111947651A (zh) * 2020-07-17 2020-11-17 中国人民解放军海军工程大学 水下组合导航信息融合方法、系统及自主式水下航行器
CN112050808A (zh) * 2020-09-14 2020-12-08 济南浪潮高新科技投资发展有限公司 一种水下无人航行器浮出水面检测方法
CN112824830A (zh) * 2019-11-21 2021-05-21 中国石油天然气集团有限公司 水下管道定位方法及装置
CN113037395A (zh) * 2021-02-25 2021-06-25 北京航天控制仪器研究所 一种水上水下跨域无人装备协同作业方法
CN113075665A (zh) * 2021-03-24 2021-07-06 鹏城实验室 水下定位方法、水下载体航行器及计算机可读存储介质
CN113108774A (zh) * 2021-05-21 2021-07-13 深圳市人工智能与机器人研究院 水下机器人及水下机器人导航定位方法
CN113155120A (zh) * 2021-03-10 2021-07-23 中石化管道技术服务有限公司 一种水下管道位置坐标测量方法
CN113432601A (zh) * 2021-06-16 2021-09-24 浙江大学 一种用于水下直升机的定位巡航系统及其工作方法
CN113483786A (zh) * 2021-07-13 2021-10-08 中国船舶重工集团有限公司 一种无人潜航器导航定位系统的残余误差测试方法
CN113776514A (zh) * 2021-08-10 2021-12-10 深之蓝海洋科技股份有限公司 液体下检测竖直表面的机器人的相对导航方法和装置
CN113945995A (zh) * 2021-12-20 2022-01-18 中国海洋大学 一种海底管线悬跨及屈曲变形水下探测设备及探测方法
CN113959434A (zh) * 2021-09-22 2022-01-21 河北汉光重工有限责任公司 一种可调节的sins、dvl、usbl组合导航方法
CN114199234A (zh) * 2021-11-18 2022-03-18 湖南国天电子科技有限公司 一种容错式水下惯性组合导航装置及方法
CN114234964A (zh) * 2021-11-05 2022-03-25 河北汉光重工有限责任公司 一体化自主式水下潜器在冰层下的定位方法及系统
CN114440869A (zh) * 2021-12-27 2022-05-06 宜昌测试技术研究所 一种双主auv切换的auv集群大水深作业的协同导航定位方法
CN114879686A (zh) * 2022-05-27 2022-08-09 山东大学 一种面向引水隧洞检测的机器人系统及控制方法
CN115236356A (zh) * 2022-06-28 2022-10-25 中国海洋大学 一种基于时频同步测海流绝对流速的方法
CN115574785A (zh) * 2022-12-12 2023-01-06 河海大学 基于数据处理的水利工程安全监测方法及平台
CN116026324A (zh) * 2023-02-10 2023-04-28 北京大学 用于水-空跨介质航行器的跨域导航系统和方法
CN117346795A (zh) * 2023-12-05 2024-01-05 青岛智能导航与控制研究所 融合惯导、多普勒计程仪和长基线的潜航器组合导航方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1779485A (zh) * 2004-11-17 2006-05-31 中国科学院沈阳自动化研究所 载人潜水器的组合导航定位方法
CN102495420A (zh) * 2011-12-13 2012-06-13 大连海事大学 一种水下目标精确定位系统及方法
CN103434610A (zh) * 2013-09-03 2013-12-11 哈尔滨工程大学 一种海上石油钻井平台对接定位引导方法
CN106643709A (zh) * 2016-10-10 2017-05-10 东南大学 一种海上运载体的组合导航方法及装置
CN109001829A (zh) * 2018-07-12 2018-12-14 中国人民解放军国防科技大学 一种捷联式水下动态重力测量仪

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1779485A (zh) * 2004-11-17 2006-05-31 中国科学院沈阳自动化研究所 载人潜水器的组合导航定位方法
CN102495420A (zh) * 2011-12-13 2012-06-13 大连海事大学 一种水下目标精确定位系统及方法
CN103434610A (zh) * 2013-09-03 2013-12-11 哈尔滨工程大学 一种海上石油钻井平台对接定位引导方法
CN106643709A (zh) * 2016-10-10 2017-05-10 东南大学 一种海上运载体的组合导航方法及装置
CN109001829A (zh) * 2018-07-12 2018-12-14 中国人民解放军国防科技大学 一种捷联式水下动态重力测量仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
高兵兵: "水下运载器SINS/USBL/DVL组合导航系统设计与高性能算法研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110471096A (zh) * 2019-09-11 2019-11-19 哈尔滨工程大学 一种分布式海底飞行节点群体定位方法
CN110703205A (zh) * 2019-10-14 2020-01-17 江苏帝一集团有限公司 基于自适应无迹卡尔曼滤波的超短基线定位方法
CN110749339A (zh) * 2019-10-25 2020-02-04 嘉兴中科声学科技有限公司 水下航行器的定位校准方法、装置、船载设备和水下设备
CN112824830A (zh) * 2019-11-21 2021-05-21 中国石油天然气集团有限公司 水下管道定位方法及装置
CN112824830B (zh) * 2019-11-21 2023-08-22 中国石油天然气集团有限公司 水下管道定位方法
CN110954107A (zh) * 2019-12-04 2020-04-03 宁波羽声海洋科技有限公司 一种无人航行器集群协同导航方法及装置
CN110954107B (zh) * 2019-12-04 2023-09-19 上海迈波科技有限公司 一种无人航行器集群协同导航方法及装置
CN110985813A (zh) * 2019-12-12 2020-04-10 上海邦芯物联网科技有限公司 一种柔性管道机器人的定位方法及系统
CN111024069A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 清华四川能源互联网研究院 一种机器人水下定位方法及机器人水下定位系统
CN111045453A (zh) * 2019-12-25 2020-04-21 南京工程学院 一种基于无人艇与多水下机器人的协同控制系统及方法
CN111221019A (zh) * 2020-01-17 2020-06-02 鲲之眼（深圳）科技有限公司 一种水下定位系统
CN111301644A (zh) * 2020-03-06 2020-06-19 中海油信息科技有限公司 一种基于rov的海底管道检测系统及其工作方法
CN111301644B (zh) * 2020-03-06 2021-09-17 中海油信息科技有限公司 一种基于rov的海底管道检测系统及其工作方法
CN111624552A (zh) * 2020-05-25 2020-09-04 中国地质大学（武汉） 一种基于声波渡越时间测量的地下管道定位系统及方法
CN111624552B (zh) * 2020-05-25 2022-08-30 中国地质大学（武汉） 一种基于声波渡越时间测量的地下管道定位系统及方法
CN111625009A (zh) * 2020-06-05 2020-09-04 上海中车艾森迪海洋装备有限公司 水下机器人在布放回收过程中的自动运动控制方法及装置
CN111596333B (zh) * 2020-06-05 2023-02-21 鹏城实验室 一种水下定位导航方法及系统
CN111596333A (zh) * 2020-06-05 2020-08-28 鹏城实验室 一种水下定位导航方法及系统
CN111625009B (zh) * 2020-06-05 2021-06-25 上海中车艾森迪海洋装备有限公司 水下机器人在布放回收过程中的自动运动控制方法及装置
CN111829511A (zh) * 2020-06-08 2020-10-27 中国航天空气动力技术研究院 一种基于m估计的auv组合导航方法及系统
CN111829512B (zh) * 2020-06-08 2024-04-09 中国航天空气动力技术研究院 一种基于多传感器数据融合的auv导航定位方法及系统
CN111829512A (zh) * 2020-06-08 2020-10-27 中国航天空气动力技术研究院 一种基于多传感器数据融合的auv导航定位方法及系统
CN111537946A (zh) * 2020-06-10 2020-08-14 北京南风科创应用技术有限公司 水下信标定向定位系统及方法
CN111750863A (zh) * 2020-06-18 2020-10-09 哈尔滨工程大学 一种基于海管节点位置辅助的导航系统误差修正方法
CN111947651A (zh) * 2020-07-17 2020-11-17 中国人民解放军海军工程大学 水下组合导航信息融合方法、系统及自主式水下航行器
CN111947651B (zh) * 2020-07-17 2022-06-21 中国人民解放军海军工程大学 水下组合导航信息融合方法、系统及自主式水下航行器
CN112050808B (zh) * 2020-09-14 2023-11-03 山东浪潮科学研究院有限公司 一种水下无人航行器浮出水面检测方法
CN112050808A (zh) * 2020-09-14 2020-12-08 济南浪潮高新科技投资发展有限公司 一种水下无人航行器浮出水面检测方法
CN113037395B (zh) * 2021-02-25 2023-02-03 航天时代(青岛)海洋装备科技发展有限公司 一种水上水下跨域无人装备协同作业方法
CN113037395A (zh) * 2021-02-25 2021-06-25 北京航天控制仪器研究所 一种水上水下跨域无人装备协同作业方法
CN113155120A (zh) * 2021-03-10 2021-07-23 中石化管道技术服务有限公司 一种水下管道位置坐标测量方法
CN113155120B (zh) * 2021-03-10 2023-04-07 中石化管道技术服务有限公司 一种水下管道位置坐标测量方法
CN113075665A (zh) * 2021-03-24 2021-07-06 鹏城实验室 水下定位方法、水下载体航行器及计算机可读存储介质
CN113075665B (zh) * 2021-03-24 2023-06-20 鹏城实验室 水下定位方法、水下载体航行器及计算机可读存储介质
CN113108774B (zh) * 2021-05-21 2023-11-10 深圳市人工智能与机器人研究院 水下机器人及水下机器人导航定位方法
CN113108774A (zh) * 2021-05-21 2021-07-13 深圳市人工智能与机器人研究院 水下机器人及水下机器人导航定位方法
CN113432601A (zh) * 2021-06-16 2021-09-24 浙江大学 一种用于水下直升机的定位巡航系统及其工作方法
CN113432601B (zh) * 2021-06-16 2023-01-10 浙江大学 一种用于水下直升机的定位巡航系统及其工作方法
CN113483786B (zh) * 2021-07-13 2023-08-11 中国船舶重工集团有限公司 一种无人潜航器导航定位系统的残余误差测试方法
CN113483786A (zh) * 2021-07-13 2021-10-08 中国船舶重工集团有限公司 一种无人潜航器导航定位系统的残余误差测试方法
CN113776514A (zh) * 2021-08-10 2021-12-10 深之蓝海洋科技股份有限公司 液体下检测竖直表面的机器人的相对导航方法和装置
CN113959434A (zh) * 2021-09-22 2022-01-21 河北汉光重工有限责任公司 一种可调节的sins、dvl、usbl组合导航方法
CN114234964A (zh) * 2021-11-05 2022-03-25 河北汉光重工有限责任公司 一体化自主式水下潜器在冰层下的定位方法及系统
CN114199234B (zh) * 2021-11-18 2023-09-12 湖南国天电子科技有限公司 一种容错式水下惯性组合导航方法
CN114199234A (zh) * 2021-11-18 2022-03-18 湖南国天电子科技有限公司 一种容错式水下惯性组合导航装置及方法
CN113945995A (zh) * 2021-12-20 2022-01-18 中国海洋大学 一种海底管线悬跨及屈曲变形水下探测设备及探测方法
CN114440869A (zh) * 2021-12-27 2022-05-06 宜昌测试技术研究所 一种双主auv切换的auv集群大水深作业的协同导航定位方法
CN114440869B (zh) * 2021-12-27 2023-07-04 宜昌测试技术研究所 一种双主auv切换的auv集群大水深作业的协同导航定位方法
CN114879686A (zh) * 2022-05-27 2022-08-09 山东大学 一种面向引水隧洞检测的机器人系统及控制方法
CN115236356A (zh) * 2022-06-28 2022-10-25 中国海洋大学 一种基于时频同步测海流绝对流速的方法
CN115574785B (zh) * 2022-12-12 2023-02-28 河海大学 基于数据处理的水利工程安全监测方法及平台
CN115574785A (zh) * 2022-12-12 2023-01-06 河海大学 基于数据处理的水利工程安全监测方法及平台
CN116026324A (zh) * 2023-02-10 2023-04-28 北京大学 用于水-空跨介质航行器的跨域导航系统和方法
CN117346795A (zh) * 2023-12-05 2024-01-05 青岛智能导航与控制研究所 融合惯导、多普勒计程仪和长基线的潜航器组合导航方法

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