CN110906930A - 一种联合auv的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统 - Google Patents

一种联合auv的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110906930A
CN110906930A CN201911308316.6A CN201911308316A CN110906930A CN 110906930 A CN110906930 A CN 110906930A CN 201911308316 A CN201911308316 A CN 201911308316A CN 110906930 A CN110906930 A CN 110906930A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gravity
lighthouse
submarine
position coordinate
current position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911308316.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110906930B (zh
Inventor
肖云
任飞龙
潘宗鹏
孙阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xi'an Aerospace Tianhui Data Technology Co Ltd
Chinese People's Liberation Army 61540
Original Assignee
Xi'an Aerospace Tianhui Data Technology Co Ltd
Chinese People's Liberation Army 61540
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xi'an Aerospace Tianhui Data Technology Co Ltd, Chinese People's Liberation Army 61540 filed Critical Xi'an Aerospace Tianhui Data Technology Co Ltd
Priority to CN201911308316.6A priority Critical patent/CN110906930B/zh
Publication of CN110906930A publication Critical patent/CN110906930A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110906930B publication Critical patent/CN110906930B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G01C21/203—Specially adapted for sailing ships

Abstract

本发明公开一种联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统，根据惯性导航的有效时间确定导航当前的位置坐标，并以该坐标为中心从海洋重力灯塔数据库中搜索离当前位置坐标最近的灯塔的坐标，控制潜艇行驶至所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的正上方，释放无缆水下机器人；解算中心根据无缆水下机器人采集的数据信息与离当前位置坐标最近的灯塔的异常值进行匹配分析，得到潜艇的实际位置坐标。本发明使用无缆水下机器人测量数据并利用线缆传输数据，无需潜艇母体运动，二者之间也不存在无线通讯，提升了潜艇的隐蔽能力。

Description

一种联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统
技术领域
本发明涉及潜艇导航领域，特别是涉及一种联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统。
背景技术
利用水下重力灯塔进行潜艇导航时，需要先建立海洋重力灯塔数据库，通过对艇载重力仪测量结果与重力灯塔进行相关分析，获取自身坐标并校正惯导系统。
虽然灯塔数据库预装数据量比全球海洋重力异常图预装数据量小，匹配时间短，计算量小，但是在进行艇载重力仪测量结果与重力灯塔进行相关分析时，需要潜艇在重力灯塔上方做大量航行动作，消耗了潜艇机动能力，降低了潜艇隐蔽性。
发明内容
本发明的目的是提供一种联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统，AUV是无缆水下机器人，利用无缆水下机器人获取测量数据，避免潜艇在定位时的机动活动，提升了潜艇的隐蔽能力，大大提高了潜航周期。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法，所述方法包括：
获取海洋重力灯塔数据库和惯性导航系统引导潜艇的时间；
当所述惯性导航系统引导潜艇的时间等于惯性导航的有效时间时，获取导航的当前位置坐标和航迹重力异常值；
以所述导航的当前位置坐标为中心，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索，获得离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标；
控制潜艇行驶至所述离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的正上方，并释放无缆水下机器人；
利用所述无缆水下机器人获取测量数据，并将所述测量数据传输至潜艇的解算中心，所述测量数据包括航迹深度信息和重力异常序列；
利用所述航迹深度信息对所述航迹重力异常值进行处理，得到深度校正后的航迹重力异常值；
根据深度校正后的航迹重力异常值与所述重力异常序列，利用所述解算中心进行匹配分析，得到潜艇的实际位置坐标。
可选的，所述以所述导航的当前位置坐标为中心，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索，获得离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标，具体包括：
根据所述惯性导航系统获得所述导航的当前位置坐标；
以所述导航的当前位置坐标为中心，以海洋重力灯塔数据网格长度为半径，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果；
若所述搜索结果为一个灯塔坐标，则该灯塔坐标为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标；
若所述搜索结果为N个灯塔坐标，则选择离所述当前位置坐标最近的灯塔为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标；其中N为大于或等于2的整数；
若所述搜索结果为没有灯塔坐标，则需要扩大所述所述半径，以所述当前位置坐标为中心重新从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果。
可选的，所述无缆水下机器人以离所述当前位置坐标最近的灯塔的最长跨度方向航行。
可选的，所述无缆水下机器人包括测深仪和重力仪；
所述测深仪用于按照设定间隔测量所述航迹深度信息；
所述重力仪用于按照设定间隔测量所述重力异常序列；
所述无缆水下机器人与解算中心通过线缆进行数据传输。
可选的，所述根据深度校正后的航迹重力异常值与所述重力异常序列，利用所述解算中心进行匹配分析，得到潜艇的实际位置坐标，具体包括：
将所述重力异常序列校正至海洋表面，获得重力异常校正值；
以所述重力异常校正值为中心，以理论惯性导航误差为半径，在所述离所述当前位置坐标最近的灯塔中搜索与其误差小于1mGal的重力灯塔点集；
根据所述重力灯塔点集，生成对应灯塔重力剖面；
以所述惯性导航的航行信息为约束条件，与所述灯塔重力剖面进行匹配，得到潜艇的实际位置坐标。
一种联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航系统，所述系统包括：
海洋重力灯塔数据库和惯性导航系统引导潜艇的时间获取单元，用于获取海洋重力灯塔数据库和惯性导航系统引导潜艇的时间；
导航的当前位置坐标和航迹重力异常值获取单元，用于当所述惯性导航系统引导潜艇的时间等于惯性导航的有效时间时，获取导航的当前位置坐标和航迹重力异常值；
离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标获取单元，用于以所述导航的当前位置坐标为中心，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索，获得离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标；
控制单元，用于控制潜艇行驶至所述离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的正上方，并释放无缆水下机器人；
测量数据采集和传输单元，用于利用所述无缆水下机器人获取测量数据，并将所述测量数据传输至潜艇的解算中心，所述测量数据包括航迹深度信息和重力异常序列；
航迹重力异常值处理单元，用于利用所述航迹深度信息对所述航迹重力异常值进行处理，得到深度校正后的航迹重力异常值；
解算单元，用于根据深度校正后的航迹重力异常值与所述重力异常序列，利用所述解算中心进行匹配分析，得到潜艇的实际位置坐标。
可选的，所述离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标获取单元，具体包括：
导航的当前位置坐标获取模块，用于根据所述惯性导航系统获得所述导航的当前位置坐标；
搜索模块，用于以所述导航的当前位置坐标为中心，以海洋重力灯塔数据网格长度为半径，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果；
第一搜索结果模块，用于在所述搜索结果为一个灯塔坐标时，以该灯塔坐标为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标；
第二搜索结果模块，用于在所述搜索结果为N个灯塔坐标时，选择离所述当前位置坐标最近的灯塔为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标；其中N为大于或等于2的整数；
第三搜索结果模块，用于在所述搜索结果为没有灯塔坐标，则需要扩大所述所述半径，以所述当前位置坐标为中心重新从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果。
可选的，所述无缆水下机器人以离所述当前位置坐标最近的灯塔的最长跨度方向航行。
可选的，所述无缆水下机器人包括测深仪和重力仪；
所述测深仪用于按照设定间隔测量所述航迹深度信息；
所述重力仪用于按照设定间隔测量所述重力异常序列；
所述无缆水下机器人与解算中心通过线缆进行数据传输。
可选的，解算单元具体包括：
重力异常校正值获取模块，用于将所述重力异常序列校正至海洋表面，获得重力异常校正值；
重力灯塔点集搜索模块，用于以所述重力异常校正值为中心，以理论惯性导航误差为半径，在所述离所述当前位置坐标最近的灯塔中搜索与其误差小于1mGal的重力灯塔点集；
灯塔重力剖面生成模块，用于根据所述重力灯塔点集，生成对应灯塔重力剖面；
潜艇的实际位置坐标确定模块，用于以所述惯性导航的航行信息为约束条件，与所述灯塔重力剖面进行匹配，得到潜艇的实际位置坐标。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明根据惯性导航的有效时间确定导航当前的位置坐标，并以该坐标为中心从海洋重力灯塔数据库中搜索离当前位置坐标最近的灯塔的坐标，控制潜艇行驶至所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的正上方，释放无缆水下机器人；解算中心根据无缆水下机器人采集的数据信息与离当前位置坐标最近的灯塔的异常值进行匹配分析，得到潜艇的实际位置坐标。本发明使用无缆水下机器人测量数据并利用线缆传输数据，无需潜艇母体运动，二者之间也不存在无线通讯，提升了潜艇的隐蔽能力，并且减少了潜艇母体运动的能源消耗，大大提高了潜航周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例提供的联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法的流程图；
图2为本发明的实施例提供的联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航系统的结构框图；
图3为选定的航迹点示意图；
图4为航迹点搜索点集示意图；
图5为离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的重力剖面生成示意图；
图6-8为重力灯塔匹配定位过程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统，不仅可以提高潜艇的隐蔽性，还可以提高潜艇的潜航周期。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例提供的联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法包括：
步骤101：获取海洋重力灯塔数据库和惯性导航系统引导潜艇的时间；海洋重力灯塔数据库由若干水下已知的重力特征点群构成。
步骤102：当所述惯性导航系统引导潜艇的时间等于惯性导航的有效时间时，获取导航的当前位置坐标和航迹重力异常值；
步骤103：以所述导航的当前位置坐标为中心，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索，获得离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标；
步骤104：控制潜艇行驶至所述离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的正上方，并释放无缆水下机器人；
步骤105：利用所述无缆水下机器人获取测量数据，并将所述测量数据传输至潜艇的解算中心，所述测量数据包括航迹深度信息和重力异常序列；
步骤106：利用所述航迹深度信息对所述航迹重力异常值进行处理，得到深度校正后的航迹重力异常值；
步骤107：根据深度校正后的航迹重力异常值与所述重力异常序列，利用所述解算中心进行匹配分析，得到潜艇的实际位置坐标。
本发明潜艇在惯性导航系统引导下机动航行，当惯性导航误差累积较大时，也就是惯性导航引导的时间大于或等于有效时间时，在预装的海洋重力灯塔数据库中搜索附近的重力灯塔。潜艇悬浮至重力灯塔附近正上方，释放出搭载有重力仪的水下自主水下机器人，获取其在重力灯塔上方行驶时航迹点上的重力异常序列和航迹深度信息，利用航迹深度信息对所述航迹重力异常值进行处理，得到深度校正后的航迹重力异常值，最后将深度校正后的航迹重力异常值与重力异常序列做相关分析匹配，从而获取潜艇自身坐标信息，根据该坐标也可以修正惯性导航系统误差，使惯性导航系统重新工作。
步骤103具体包括：
根据所述惯性导航系统获得所述导航的当前位置坐标。
以所述导航的当前位置坐标为中心，以海洋重力灯塔数据网格长度为半径，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果。
若所述搜索结果为一个灯塔坐标，则该灯塔坐标为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标。
若所述搜索结果为N个灯塔坐标，则选择离所述当前位置坐标最近的灯塔为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标；其中N为大于或等于2的整数。
若所述搜索结果为没有灯塔坐标，则需要扩大所述所述半径，以所述当前位置坐标为中心重新从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果。
所述无缆水下机器人以离所述当前位置坐标最近的灯塔的最长跨度方向航行，即当前位置坐标最近的灯塔的轮廓外切椭圆的长轴，测量更长的灯塔重力剖面异常。
所述无缆水下机器人包括测深仪和重力仪。
所述测深仪用于按照设定间隔测量所述航迹深度信息。
所述重力仪用于按照设定间隔测量所述重力异常序列。
所述无缆水下机器人与解算中心通过线缆进行数据传输。
步骤107具体包括：
将所述重力异常序列校正至海洋表面，获得重力异常校正值。
以所述重力异常校正值为中心，以理论惯性导航误差为半径，在所述离所述当前位置坐标最近的灯塔中搜索与其误差小于1mGal的重力灯塔点集。
根据所述重力灯塔点集，生成对应灯塔重力剖面。
以所述惯性导航的航行信息为约束条件，与所述灯塔重力剖面进行匹配，得到潜艇的实际位置坐标。
如图3所示，本发明以A、B和C这3个测量航迹点为例来说明：
假设测量航迹点A搜索到的点集有三个点a1、a2、a3；测量航迹点B搜索到的点集有两个点b1、b2；测量航迹点C搜索到的点集有一个点c1，具体位置如图4所示。
根据上述6个点生成6条灯塔重力剖面，如图5所示，连接方式为L1：a1-b1-c1、L2：a1-b2-c1、L3：a2-b1-c1、L4：a2-b2-c1、L5：a3-b1-c1、L6：a3-b2-b1。若A的点集内个数为nA，B的点集内个数为nB，C的点集内个数为nC，则总灯塔重力剖面为nA×nB×nC个。
匹配就是从灯塔重力剖面中选出正确的那一条，所带有的经纬坐标即可作为AUV真实航迹。使用航向信息作为约束，对灯塔重力剖面进行匹配。航向信息来自于惯导，两个航迹点连线走向应与惯导所示对应点航向偏差不大。
具体的匹配方法为：
1)首先匹配筛选ai(i＝1,2,3)到bi(i＝1,2)的连线走向是否满足要求，图6所示；
2)再次匹配筛选bi(i＝1,2)到ci(i＝1)的连线走向是否满足要求；b1到c1的连线走向相同。如图7所示。
3)如图8所示，当遇到走向相同的两组情况，则分别把上一点连起来整体看走向，以走向最接近惯导航向的为最终结果，也就是L3。
本发明还公开了一种联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法对应的系统，该系统包括海洋重力灯塔数据库和惯性导航系统引导潜艇的时间获取单元、导航的当前位置坐标和航迹重力异常值获取单元202、离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标获取单元203、控制单元204、测量数据采集和传输单元205、航迹重力异常值处理单元206和解算单元207。
海洋重力灯塔数据库和惯性导航系统引导潜艇的时间获取单元201用于获取海洋重力灯塔数据库和惯性导航系统引导潜艇的时间。
导航的当前位置坐标和航迹重力异常值获取单元202用于当所述惯性导航系统引导潜艇的时间等于惯性导航的有效时间时，获取导航的当前位置坐标和航迹重力异常值。
离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标获取单元203用于以所述导航的当前位置坐标为中心，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索，获得离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标。
控制单元204用于控制潜艇行驶至所述离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的正上方，并释放无缆水下机器人。
测量数据采集和传输单元205用于利用所述无缆水下机器人获取测量数据，并将所述测量数据传输至潜艇的解算中心，所述测量数据包括航迹深度信息和重力异常序列。
航迹重力异常值处理单元206用于利用所述航迹深度信息对所述航迹重力异常值进行处理，得到深度校正后的航迹重力异常值。
解算单元207用于根据深度校正后的航迹重力异常值与所述重力异常序列，利用所述解算中心进行匹配分析，得到潜艇的实际位置坐标。
离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标获取单元203具体包括：导航的当前位置坐标获取模块、搜索模块、第一搜索结果模块、第二搜索结果模块和第三搜索结果模块。
导航的当前位置坐标获取模块用于根据所述惯性导航系统获得所述导航的当前位置坐标。
搜索模块用于以所述导航的当前位置坐标为中心，以海洋重力灯塔数据网格长度为半径，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果。
第一搜索结果模块用于在所述搜索结果为一个灯塔坐标时，以该灯塔坐标为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标。
第二搜索结果模块用于在所述搜索结果为N个灯塔坐标时，选择离所述当前位置坐标最近的灯塔为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标；其中N为大于或等于2的整数。
第三搜索结果模块。用于在所述搜索结果为没有灯塔坐标，则需要扩大所述所述半径，以所述当前位置坐标为中心重新从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果。
所述无缆水下机器人以离所述当前位置坐标最近的灯塔的最长跨度方向航行。
所述无缆水下机器人包括测深仪和重力仪。
所述测深仪用于按照设定间隔测量所述航迹深度信息。
所述重力仪用于按照设定间隔测量所述重力异常序列。
所述无缆水下机器人与解算中心通过线缆进行数据传输。
解算单元207具体包括：重力异常校正值获取模块、重力灯塔点集搜索模块、灯塔重力剖面生成模块和潜艇的实际位置坐标确定模块。
重力异常校正值获取模块，用于将所述重力异常序列校正至海洋表面，获得重力异常校正值。
重力灯塔点集搜索模块，用于以所述重力异常校正值为中心，以理论惯性导航误差为半径，在所述离所述当前位置坐标最近的灯塔中搜索与其误差小于1mGal的重力灯塔点集。
灯塔重力剖面生成模块，用于根据所述重力灯塔点集，生成对应灯塔重力剖面。
潜艇的实际位置坐标确定模块，用于以所述惯性导航的航行信息为约束条件，与所述灯塔重力剖面进行匹配，得到潜艇的实际位置坐标。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、采用无缆水下机器人在灯塔上方测量，其运动引起的海洋噪声小，不易被侦测；
2、无缆水下机器人可抵近灯塔上方进行重力异常测量，测量结果受灯塔周边其他地质体的重力扰动影响小；
3、由于使用自主无缆水下机器人测量，测量完成后回舱进行数据传输，因此测量时潜艇母体无需运动，二者之间也不存在无线通讯，提升了潜艇的隐蔽能力；
4、减少了潜艇母体运动的能源消耗，大大提高了潜航周期。
对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法，其特征在于，所述方法包括：
获取海洋重力灯塔数据库和惯性导航系统引导潜艇的时间；
当所述惯性导航系统引导潜艇的时间等于惯性导航的有效时间时，获取导航的当前位置坐标和航迹重力异常值；
以所述导航的当前位置坐标为中心，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索，获得离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标；
控制潜艇行驶至所述离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的正上方，并释放无缆水下机器人；
利用所述无缆水下机器人获取测量数据，并将所述测量数据传输至潜艇的解算中心，所述测量数据包括航迹深度信息和重力异常序列；
利用所述航迹深度信息对所述航迹重力异常值进行处理，得到深度校正后的航迹重力异常值；
根据深度校正后的航迹重力异常值与所述重力异常序列，利用所述解算中心进行匹配分析，得到潜艇的实际位置坐标。
2.根据权利要求1所述的联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法，其特征在于，所述以所述导航的当前位置坐标为中心，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索，获得离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标，具体包括：
根据所述惯性导航系统获得所述导航的当前位置坐标；
以所述导航的当前位置坐标为中心，以海洋重力灯塔数据网格长度为半径，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果；
若所述搜索结果为一个灯塔坐标，则该灯塔坐标为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标；
若所述搜索结果为N个灯塔坐标，则选择离所述当前位置坐标最近的灯塔为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标；其中N为大于或等于2的整数；
若所述搜索结果为没有灯塔坐标，则需要扩大所述所述半径，以所述当前位置坐标为中心重新从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果。
3.根据权利要求1所述的联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法，其特征在于，所述无缆水下机器人以离所述当前位置坐标最近的灯塔的最长跨度方向航行。
4.根据权利要求1所述的联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法，其特征在于，所述无缆水下机器人包括测深仪和重力仪；
所述测深仪用于按照设定间隔测量所述航迹深度信息；
所述重力仪用于按照设定间隔测量所述重力异常序列；
所述无缆水下机器人与解算中心通过线缆进行数据传输。
5.根据权利要求1所述的联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航方法，其特征在于，所述根据深度校正后的航迹重力异常值与所述重力异常序列，利用所述解算中心进行匹配分析，得到潜艇的实际位置坐标，具体包括：
将所述重力异常序列校正至海洋表面，获得重力异常校正值；
以所述重力异常校正值为中心，以理论惯性导航误差为半径，在所述离所述当前位置坐标最近的灯塔中搜索与其误差小于1mGal的重力灯塔点集；
根据所述重力灯塔点集，生成对应灯塔重力剖面；
以所述惯性导航的航行信息为约束条件，与所述灯塔重力剖面进行匹配，得到潜艇的实际位置坐标。
6.一种联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航系统，其特征在于，所述系统包括：
海洋重力灯塔数据库和惯性导航系统引导潜艇的时间获取单元，用于获取海洋重力灯塔数据库和惯性导航系统引导潜艇的时间；
导航的当前位置坐标和航迹重力异常值获取单元，用于当所述惯性导航系统引导潜艇的时间等于惯性导航的有效时间时，获取导航的当前位置坐标和航迹重力异常值；
离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标获取单元，用于以所述导航的当前位置坐标为中心，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索，获得离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标；
控制单元，用于控制潜艇行驶至所述离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的正上方，并释放无缆水下机器人；
测量数据采集和传输单元，用于利用所述无缆水下机器人获取测量数据，并将所述测量数据传输至潜艇的解算中心，所述测量数据包括航迹深度信息和重力异常序列；
航迹重力异常值处理单元，用于利用所述航迹深度信息对所述航迹重力异常值进行处理，得到深度校正后的航迹重力异常值；
解算单元，用于根据深度校正后的航迹重力异常值与所述重力异常序列，利用所述解算中心进行匹配分析，得到潜艇的实际位置坐标。
7.根据权利要求6所述的联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航系统，其特征在于，所述离所述导航的当前位置坐标最近的灯塔的坐标获取单元，具体包括：
导航的当前位置坐标获取模块，用于根据所述惯性导航系统获得所述导航的当前位置坐标；
搜索模块，用于以所述导航的当前位置坐标为中心，以海洋重力灯塔数据网格长度为半径，从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果；
第一搜索结果模块，用于在所述搜索结果为一个灯塔坐标时，以该灯塔坐标为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标；
第二搜索结果模块，用于在所述搜索结果为N个灯塔坐标时，选择离所述当前位置坐标最近的灯塔为所述离所述当前位置坐标最近的灯塔的坐标；其中N为大于或等于2的整数；
第三搜索结果模块，用于在所述搜索结果为没有灯塔坐标，则需要扩大所述所述半径，以所述当前位置坐标为中心重新从所述海洋重力灯塔数据库中搜索灯塔坐标，得到搜索结果。
8.根据权利要求6所述的联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航系统，其特征在于，所述无缆水下机器人以离所述当前位置坐标最近的灯塔的最长跨度方向航行。
9.根据权利要求6所述的联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航系统，其特征在于，所述无缆水下机器人包括测深仪和重力仪；
所述测深仪用于按照设定间隔测量所述航迹深度信息；
所述重力仪用于按照设定间隔测量所述重力异常序列；
所述无缆水下机器人与解算中心通过线缆进行数据传输。
10.根据权利要求6所述的联合AUV的水下重力灯塔潜艇导航系统，其特征在于，解算单元具体包括：
重力异常校正值获取模块，用于将所述重力异常序列校正至海洋表面，获得重力异常校正值；
重力灯塔点集搜索模块，用于以所述重力异常校正值为中心，以理论惯性导航误差为半径，在所述离所述当前位置坐标最近的灯塔中搜索与其误差小于1mGal的重力灯塔点集；
灯塔重力剖面生成模块，用于根据所述重力灯塔点集，生成对应灯塔重力剖面；
潜艇的实际位置坐标确定模块，用于以所述惯性导航的航行信息为约束条件，与所述灯塔重力剖面进行匹配，得到潜艇的实际位置坐标。
CN201911308316.6A 2019-12-18 2019-12-18 一种联合auv的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统 Active CN110906930B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911308316.6A CN110906930B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种联合auv的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911308316.6A CN110906930B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种联合auv的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110906930A true CN110906930A (zh) 2020-03-24
CN110906930B CN110906930B (zh) 2021-08-27

Family

ID=69826303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911308316.6A Active CN110906930B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种联合auv的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110906930B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111426313A (zh) * 2020-04-26 2020-07-17 中国人民解放军61540部队 一种基于重力灯塔的潜艇的导航方法及系统
CN111536971A (zh) * 2020-05-25 2020-08-14 中国人民解放军61540部队 一种基于相邻测线重力差信息的导航方法及系统
CN111561922A (zh) * 2020-04-26 2020-08-21 中国人民解放军61540部队 一种基于重力灯塔特征描述与分类的潜艇导航方法及系统
CN111649763A (zh) * 2020-04-26 2020-09-11 中国人民解放军61540部队 一种基于重力灯塔建立的潜艇导航方法及系统
CN111721300A (zh) * 2020-06-30 2020-09-29 清华大学 一种基于人工智能算法的重力灯塔导航方法及系统
CN112432642A (zh) * 2020-11-06 2021-03-02 中国人民解放军61540部队 一种重力灯塔与惯性导航融合定位方法及系统
CN113340299A (zh) * 2021-05-31 2021-09-03 中国人民解放军61540部队 一种基于水下稀疏测线的重力灯塔潜器定位方法及装置
CN113340300A (zh) * 2021-05-31 2021-09-03 中国人民解放军61540部队 一种多维重力梯度灯塔面状匹配潜器定位方法及系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103261920A (zh) * 2010-10-22 2013-08-21 艾尼股份公司 用于采集地球物理学数据的自控水下航行器
CN103542851A (zh) * 2013-11-04 2014-01-29 东南大学 一种基于水下地形高程数据库的水下航行器辅助导航定位方法
CN103616027A (zh) * 2013-12-17 2014-03-05 哈尔滨工程大学 一种基于改进msd的重力匹配方法
CN105021182A (zh) * 2015-06-03 2015-11-04 北京理工大学 一种重力辅助惯性导航适配区的选择方法
CN105716605A (zh) * 2016-03-30 2016-06-29 北京理工大学 一种重力辅助惯性导航系统匹配方法
KR101672723B1 (ko) * 2016-04-14 2016-11-07 한국해양과학기술원 제어부가 분리된 사이드 스캔 소나 장치
CN107576939A (zh) * 2017-07-21 2018-01-12 哈尔滨工程大学 一种基于虚拟测距信标的单信标测距定位方法
CN108415096A (zh) * 2018-02-08 2018-08-17 武汉科技大学 基于牛顿迭代法的水下重力梯度目标探测方法
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 (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103261920A (zh) * 2010-10-22 2013-08-21 艾尼股份公司 用于采集地球物理学数据的自控水下航行器
CN103542851A (zh) * 2013-11-04 2014-01-29 东南大学 一种基于水下地形高程数据库的水下航行器辅助导航定位方法
CN103616027A (zh) * 2013-12-17 2014-03-05 哈尔滨工程大学 一种基于改进msd的重力匹配方法
CN105021182A (zh) * 2015-06-03 2015-11-04 北京理工大学 一种重力辅助惯性导航适配区的选择方法
CN105716605A (zh) * 2016-03-30 2016-06-29 北京理工大学 一种重力辅助惯性导航系统匹配方法
KR101672723B1 (ko) * 2016-04-14 2016-11-07 한국해양과학기술원 제어부가 분리된 사이드 스캔 소나 장치
CN107576939A (zh) * 2017-07-21 2018-01-12 哈尔滨工程大学 一种基于虚拟测距信标的单信标测距定位方法
CN108415096A (zh) * 2018-02-08 2018-08-17 武汉科技大学 基于牛顿迭代法的水下重力梯度目标探测方法
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 (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CAOWEI 等: "Contrastive analysis of gravity and magnetic anomalies between North China Craton and Indian Shield", 《GEOLOGICAL JOURNAL》 *
李姗姗: "水下重力辅助惯性导航的理论与方法研究", 《中国博士学位论文全文数据库基础科学辑》 *
王虎彪 等: "重力异常和重力梯度联合辅助导航算法及仿真", 《地球物理学进展》 *
赵建虎等: "《海洋导航与定位技术》", 30 September 2017, 武汉大学出版社 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111649763B (zh) * 2020-04-26 2021-08-27 中国人民解放军61540部队 一种基于重力灯塔建立的潜艇导航方法及系统
CN111561922A (zh) * 2020-04-26 2020-08-21 中国人民解放军61540部队 一种基于重力灯塔特征描述与分类的潜艇导航方法及系统
CN111649763A (zh) * 2020-04-26 2020-09-11 中国人民解放军61540部队 一种基于重力灯塔建立的潜艇导航方法及系统
CN111426313A (zh) * 2020-04-26 2020-07-17 中国人民解放军61540部队 一种基于重力灯塔的潜艇的导航方法及系统
CN111561922B (zh) * 2020-04-26 2021-08-31 中国人民解放军61540部队 一种基于重力灯塔特征描述与分类的潜艇导航方法及系统
CN111536971A (zh) * 2020-05-25 2020-08-14 中国人民解放军61540部队 一种基于相邻测线重力差信息的导航方法及系统
CN111536971B (zh) * 2020-05-25 2021-09-14 中国人民解放军61540部队 一种基于相邻测线重力差信息的导航方法及系统
CN111721300A (zh) * 2020-06-30 2020-09-29 清华大学 一种基于人工智能算法的重力灯塔导航方法及系统
CN112432642A (zh) * 2020-11-06 2021-03-02 中国人民解放军61540部队 一种重力灯塔与惯性导航融合定位方法及系统
CN112432642B (zh) * 2020-11-06 2023-03-14 中国人民解放军61540部队 一种重力灯塔与惯性导航融合定位方法及系统
CN113340299A (zh) * 2021-05-31 2021-09-03 中国人民解放军61540部队 一种基于水下稀疏测线的重力灯塔潜器定位方法及装置
CN113340300A (zh) * 2021-05-31 2021-09-03 中国人民解放军61540部队 一种多维重力梯度灯塔面状匹配潜器定位方法及系统
CN113340300B (zh) * 2021-05-31 2023-03-14 中国人民解放军61540部队 一种多维重力梯度灯塔面状匹配潜器定位方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110906930B (zh) 2021-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110906930B (zh) 一种联合auv的水下重力灯塔潜艇导航方法及系统
CN108362281B (zh) 一种长基线水下潜艇匹配导航方法及系统
CN105823480B (zh) 基于单信标的水下移动目标定位算法
CN106679662B (zh) 一种基于tma技术的水下机器人单信标组合导航方法
CN110057365A (zh) 一种大潜深auv下潜定位方法
CN104316045A (zh) 一种基于sins/lbl的auv水下交互辅助定位系统及定位方法
RU2563332C2 (ru) Способ навигации автономного необитаемого подводного аппарата
Meduna et al. Low-cost terrain relative navigation for long-range AUVs
CN107664758B (zh) 基于长基线或超短基线组网的深海导航定位系统及方法
CN108955676B (zh) 深海潜器导航系统和用于深海潜器状态切换的数据融合方法
CN104807479A (zh) 一种基于主惯导姿态变化量辅助的惯导对准性能评估方法
US10564287B2 (en) Positional measurement system, positional measurement method, and mobile robot
CN109738902B (zh) 一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法
CN109319074B (zh) 一种多正交信号发射无人潜器声引导回收系统
CN103033822B (zh) 移动信息确定装置、方法以及接收机
CN113433553A (zh) 一种水下机器人多源声学信息融合精确导航方法
Zhang et al. Integration of communication, positioning, navigation and timing for deep-sea vehicles
CN110333369B (zh) 基于水面gps校正的uuv的dvl测速系统及自适应去噪方法
Zhang et al. Use of the Jiaolong manned submersible for accurate mapping of deep-sea topography and geomorphology
Xu et al. Accurate two-step filtering for AUV navigation in large deep-sea environment
CN112241589B (zh) 一种基于系统可观测度的多水下无人艇协同运动编队设计方法
CN116026324B (zh) 用于水-空跨介质航行器的跨域导航系统和方法
CN116358544A (zh) 基于声学特征匹配定位修正惯性导航误差的方法和系统
CN110764126B (zh) 一种gps信息缺失情况下的无人车导航方法及系统
CN113501114B (zh) 一种基于深潜器无动力下潜实时信息的深海海流计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant