CN115979260B - 仿生导航系统、方法、设备及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种仿生导航系统、方法、设备及计算机存储介质。获取该水下载体在当前时刻航行时，所处水域的第一压强、对水航行速度以及惯性测量数据。再基于该第一压强、该对水航行速度该惯性测量数据，以及预先获取的该水下载体在初始时刻航行时，所处水域的第二水域温度、第二水域深度，通过计算，得到该水下载体在该当前时刻航行时的第一水域深度、对地航行速度以及目标惯性数据，从而输出该水下载体在该当前时刻的导航信息。根据本申请实施例，能够基于在当前时刻实时获取的第一压强，计算得到该水下载体在当前时刻的第一水域深度、目标惯性数据以及对地航行速度，从而更准确的确定该水下载体在该当前时刻的导航信息。

Description

仿生导航系统、方法、设备及计算机存储介质

技术领域

本申请属于水下航行器技术领域，尤其涉及一种仿生导航系统、方法、设备及计算机存储介质。

背景技术

通常情况下，水下航行器在航行时采用组合导航的方式确定导航信息，例如，通过捷联惯性导航系统（Strapdown Inertial Navigation System，SINS）、多普勒计程仪（Doppler Velocity Log，DVL）等装置组合导航，确定导航信息。

但是，水下航行器在通过惯性导航系统在进行导航时，随着导航时间的增加，惯性导航系统输出的高度信息准确率往往会逐渐降低。并且，采用组合导航的方式通过计程仪确定航行速度时，若水下航行器距离水底较远，则计程仪往往难以准确获取水下航行器相对于地面的航行速度。

显然，在较长的航行时间下，基于不可用的高度信息以及航行速度，难以确定准确的导航信息。

发明内容

本申请实施例提供一种仿生导航系统、方法、设备及计算机存储介质，能够提高导航信息的准确率。

一方面，本申请实施例提供一种仿生导航系统，系统包括：

感知模块：用于确定所述水下载体在当前时刻所处水域的第一压强；

数据处理模块，用于根据所述第一压强，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度，并将所述第一水域深度发送至信息处理模块；以及根据所述第一水域深度、所述第一压强，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域中水流的水流速，并将所述水流速发送至速度测量模块；以及根据所述第一水域深度、预设的若干水层数据、第二水域温度、第二水域深度，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域温度，再根据所述第一水域温度，确定惯性数据补偿值，并将所述惯性数据补偿值，发送至惯性测量模块，其中，所述第二水域温度以及所述第二水域深度是所述水下载体在初始时刻航行时确定并存储的；

所述惯性测量模块，用于获取所述水下载体在所述当前时刻的惯性测量数据，并接收所述数据处理模块发送的所述惯性数据补偿值，根据所述惯性数据补偿值以及所述惯性测量数据，确定目标惯性数据，再将所述目标惯性数据发送至信息处理模块；

所述速度测量模块，用于获取所述水下载体在所述当前时刻相对于所述水域中水流的对水航行速度，并接收所述数据处理模块发送的所述水流速，根据所述对水航行速度以及所述水流速，确定所述水下载体相对于地面的对地航行速度，再将所述对地航行速度发送至所述信息处理模块；

所述信息处理模块，用于根据接收到的所述第一水域深度、所述目标惯性数据以及所述对地航行速度，确定所述水下载体在所述当前时刻的导航信息。

可选的，所述数据处理模块，具体用于获取重力加速度以及水密度；以及根据液体压强公式、所述重力加速度、所述水密度、所述第一压强，计算所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度。

可选的，所述数据处理模块，具体用于根据所述第二水域深度以及所述第一水域深度，确定深度变化数据；

以及根据所述深度变化数据、所述若干水层数据，确定所述深度变化数据对应的至少一个目标水层，其中，所述水层数据至少包括水层深度范围以及水层深度温度变化参数；以及根据所述深度变化数据、所述至少一个目标水层、所述若干水层数据，确定温度变化量；以及根据所述第二水域温度、所述温度变化量，确定第一水域温度。

可选的，所述数据处理模块，具体用于根据所述第一压强以及所述第一水域深度，通过伯努利原理，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的水流速；以及根据所述对水航行速度、所述水流速，确定所述水下载体在所述当前时刻的对地航行速度。

可选的，所述数据处理模块，具体用于根据所述第一水域温度，确定温度变化量、温度斜坡、温度梯度；以及根据所述温度变化量、所述温度斜坡、所述温度梯度、预设的补偿算法，确定所述补偿算法输出的惯性数据补偿值；以及根据所述惯性数据补偿值、所述惯性测量数据，确定所述水下载体在所述当前时刻的目标惯性数据。

另一方面，本申请实施例提供了一种仿生导航方法，方法包括：

通过所述仿生导航系统配置的感知模块，获取所述水下载体在初始时刻航行时，所述水下载体所处水域的第二水域温度以及第二水域深度，并读取所述水下载体在当前时刻航行时，所述水下载体所处水域的第一压强、对水航行速度以及惯性测量数据；

通过所述仿生导航系统配置的数据处理模块，根据所述第一压强，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度；根据所述第一压强、所述第一水域深度以及所述对水航行速度，确定所述水下载体在所述当前时刻的对地航行速度；根据所述第一水域深度、所述第二水域温度、所述第二水域深度以及预设的若干水层数据，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域温度；根据所述第一水域温度以及所述惯性测量数据，确定目标惯性数据；

通过所述仿生导航系统的信息处理模块，根据所述第一水域深度、所述对地航行速度以及所述目标惯性数据，输出所述水下载体在所述当前时刻的导航信息。

可选的，根据所述第一水域压强，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度，具体包括：

获取重力加速度以及水密度；

根据液体压强公式、所述重力加速度、所述水密度以及所述第一水域压强，计算所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度。

可选的，根据所述第一水域深度、所述第二水域温度、所述第二水域深度以及预设的若干水层数据，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域温度，具体包括：

根据所述第二水域深度以及所述第一水域深度，确定深度变化数据；

根据所述深度变化数据以及所述若干水层数据，确定所述深度变化数据对应的至少一个目标水层，所述水层数据至少包括水层深度范围以及水层深度温度变化参数；

根据所述深度变化数据、所述至少一个目标水层以及所述若干水层数据，确定温度变化量；

根据所述第二水域温度以及所述温度变化量，确定第一水域温度。

可选的，根据所述第一水域压强、所述第一水域深度以及所述对水航行速度，确定所述水下载体在所述当前时刻的对地航行速度，具体包括：

根据所述第一水域压强以及所述第一水域深度，通过伯努利原理，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的水流速；

根据所述对水航行速度以及所述水流速，确定所述水下载体在所述当前时刻的对地航行速度。

可选的，根据所述第一水域温度以及所述惯性测量数据，确定目标惯性数据，具体包括：

根据所述第一水域温度，确定温度变化量、温度斜坡以及温度梯度；

将所述温度变化量、所述温度斜坡以及所述温度梯度输入到预设的补偿算法中，得到所述补偿算法输出的惯性数据补偿值；

根据所述惯性数据补偿值以及所述惯性测量数据，确定所述水下载体在所述当前时刻的目标惯性数据。

再一方面，本申请实施例提供了一种仿生导航设备，设备包括：

处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

所述处理器执行所述计算机程序指令时实现上述一方面所述的在仿生导航方法。

再一方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述一方面所述的仿生导航方法。

再一方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备执行如上述一方面所述的仿生导航方法。

本申请实施例的仿生导航系统、方法、设备及计算机存储介质，能够依据更准确的第一水域深度、目标惯性数据以及对地航行速度，确定导航信息。其中，该水下载体在当前时刻航行时的第一水域深度，是基于该水下载体在该当前时刻航行时获取的第一压强计算得到的。该目标惯性数据，是基于该水下载体在该当前时刻航行时通过惯性测量模块测量得到的惯性测量数据，以及为了修正该惯性测量模块的温度漂移现象造成误差的惯性测量补偿值确定出的。在此，考虑到该惯性测量模块的温度漂移现象，根据该第一水域深度、该第二水域深度、该第二水域温度以及若干水层数据，计算得到该水下载体在当前时刻所处水域的第一水域温度，并根据该第一水域温度，确定惯性数据补偿值，以修正该温度漂移现象造成的误差。该对地航行速度，是根据该水下载体在该当前时刻航行时测量得到的对水航行速度，以及该水下载体在当前时刻所处水域的水流速确定出的。在此，考虑到速度测量模块测得是数据为对水航行速度，因此基于该第一水域深度以及该第一压强，计算得到水流速。因此，采用上述方式，基于更准确的第一水域深度、目标惯性数据以及对地航行速度，确定出的导航信息更准确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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是本申请一个实施例提供的仿生导航系统的结构示意图；

图2是本申请一个实施例提供的仿生导航方法的流程示意图；

图3为本申请另一个实施例提供的仿生导航方法的流程示意图；

图4是本申请一个实施例提供的仿生导航设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

通常情况下，水下载体会配置惯性导航系统以确定导航信息，同时，为了提高导航信息的准确性，水下载体通常会配置多普勒计程仪、电磁计程仪等计程仪，从而确定水下载体的航行速度，水下载体通常会配置光纤陀螺这类陀螺仪用于确定水下载体的角速率，以此获取水下载体的姿态数据、运动数据等。

但是，捷联惯性导航系统这类惯性导航系统的高度通道是发散的，即，随着导航时间的推移，这类惯性导航系统确定出的高度信息准确率逐渐下降。

并且，当水下载体处于距离水底较远的位置时，多普勒计程仪、声相关计程仪这类计程仪测量的航行速度通常为水下载体相对于所处水域的水流的航行速度，即对水相对航行速度。电磁计程仪、水压计程仪这类计程仪更是仅能测量水下载体相对于所处水域的水流的航行速度。

而且，由于光学陀螺器件对温度变化较为敏感，而不同海域、不同水层的温度差异通常较大，导致光纤陀螺这类设备确定出的惯性测量数据可能出现误差。

鱼类的体测线是压力感受器官，某些鱼类在水域或海域中通过体测线感受水流、温度变化以及压力变化，从而确定所处水域的温度、深度等信息。受此启发，本申请提供了一种仿生导航系统、方法、设备及计算机存储介质。

为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种仿生导航系统、方法、设备及计算机存储介质。下面首先对本申请实施例所提供的仿生导航系统进行介绍。

图1示出了本申请一个实施例提供的仿生导航系统的结构示意图。如图1所示，该仿生导航系统100包括感知模块101、数据处理模块102、惯性测量模块103、速度测量模块104以及信息处理模块105。

该感知模块101，用于确定所述水下载体在当前时刻所处水域的第一压强。具体来说，该感知模块101可包括压力传感器，该感知模块101可通过该压力传感器实时测量该水下载体所处水域的水压，并将当前时刻作为当前时刻，将该水压作为第一压强。且该感知模块101确定该水下载体在该当前时刻所处水域的第一压强后，可将该第一压强发送至该数据处理模块102。

其中，该水下载体可以是船舶、游艇、波浪滑翔机等水面航行器，或者自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)、载人潜水器(Human Occupied Vehicle，HOV）等水下航行器，或者跨介质航行器等，该水下载体具体为何种设备，本申请不做限制，可根据需要设置。

并且，该感知模块101、该数据处理模块102、该惯性测量模块103、该速度测量模块104以及该信息处理模块105之间可建立通讯连接，该通讯连接可以是有线连接、无线局域网连接等，该通讯连接具体为何种连接，本申请不做限制，可根据需要设置。

该数据处理模块102，用于根据所述第一压强，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度，并将所述第一水域深度发送至信息处理模块105；以及根据所述第一水域深度、所述第一压强，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域中水流的水流速，并将所述水流速发送至速度测量模块104；以及根据所述第一水域深度、预设的若干水层数据、第二水域温度、第二水域深度，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域温度，再根据所述第一水域温度，确定惯性数据补偿值，并将所述惯性数据补偿值，发送至惯性测量模块103，其中，所述第二水域温度以及所述第二水域深度是所述水下载体在初始时刻航行时确定并存储的。

具体来说，该数据处理模块102，用于根据预先设置的重力加速度以及水密度，根据该第一压强、该重力加速度以及该水密度，通过液体压强公式，计算该水下载体在该当前时刻所处水域的深度，并将该深度，作为第一水域深度。再将该第一深度发送至该信息处理模块105。

上述计算过程，可通过以下公式（1）表示：

（1）

其中，

为该第一水域深度，/>

为该第一压强，/>

为该水密度，g为该重力加速度。

该数据处理模块102，还用于根据该第一水域深度、该第一压强、该水密度、该重力加速度，通过伯努利原理，确定该水下载体在该当前时刻所处水域的水流速。并将该水流速发送至该速度测量模块104。

上述计算过程，可通过以下公式（2）表示：

（2）/>

其中，

为该水流速，C为预设的常数，/>

为该第一水域深度，/>

为该第一压强，

为该水密度，g为该重力加速度。

该数据处理模块102，还用于获取预先存储的第二水域深度以及第二水域温度。根据该第一水域深度以及该第二水域深度，确定深度变化数据。例如，第一水域深度为2800米，第二水域深度为1200米，则该深度变化数据为1200~2800。

其中，该第二水域深度以及该第二水域温度为该水下载体在初始时刻航行时，确定的该水下载体所处水域的深度以及温度。并将该水下载体在该初始时刻航行时，所处水域的深度，作为第二水域深度，将水下载体在该初始时刻航行时，所处水域的温度，作为第二水域温度。其中，该初始时刻在该当前时刻之前。

在本申请的一个或多个实施例中，该初始时刻为该水下载体开始航行的时刻。当然，该初始时刻也可以是该水下载体开始航行后的任一时刻，该初始时刻具体为何种时刻，本申请不做限制，可根据需要设置。

根据该深度变化数据以及该若干水层数据，确定该深度变化数据对应的至少一个目标水层。

根据该深度变化数据、该至少一个目标水层以及该若干水层数据，分别确定每个目标水层对应的水层温度变化值，再确定每个目标水层对应的水层温度变化值的和，为温度变化量。

根据该第二水域温度与该温度变化量的和，得到第一水域温度。根据该第一水域温度，确定温度变化量、温度斜坡以及温度梯度。将该温度变化量、该温度斜坡以及该温度梯度，输入到预设的温度补偿算法中，确定该温度补偿算法输出的惯性数据补偿值。将该惯性数据补偿值发送至惯性测量模块103。

该惯性测量模块103，用于获取所述水下载体在所述当前时刻的惯性测量数据，并接收所述数据处理模块102发送的所述惯性数据补偿值，根据所述惯性数据补偿值以及所述惯性测量数据，确定目标惯性数据，再将所述目标惯性数据发送至信息处理模块105。

具体来说，该惯性测量模块103，用于获取该水下载体在该当前时刻航行时的惯性测量数据。并根据接收到的该数据处理模块102发送的该惯性数据补偿值，以及该惯性测量数据，确定该惯性测量数据与该惯性数据补偿值的差，为目标惯性数据。将该目标惯性数据发送至信息处理模块105。

其中，该惯性测量数据至少包括陀螺仪，该陀螺仪可以是光纤陀螺、微机械陀螺仪等。

该速度测量模块104，用于获取所述水下载体在所述当前时刻相对于所述水域中水流的对水航行速度，并接收所述数据处理模块102发送的所述水流速，根据所述对水航行速度以及所述水流速，确定所述水下载体相对于地面的对地航行速度，再将所述对地航行速度发送至所述信息处理模块105。

具体来说，该速度测量模块104，用于获取该水下载体在该当前时刻于水域中航行时，该水下载体相对于该水域中水流的航行速度，并将该航行速度，作为对水航行速度。接收该数据处理模块102发送的该水流速。再计算该对水航行速度与该水流速的矢量和，得到该水下载体在该当前时刻相对于地面的对地航行速度。将该对地航行速度发送至信息处理模块105。

其中，该速度测量模块104，包括计程仪。该计程仪可以是电磁计程仪、多普勒计程仪等计程仪。

该信息处理模块105，用于根据接收到的所述第一水域深度、所述目标惯性数据以及所述对地航行速度，确定所述水下载体在所述当前时刻的导航信息。

具体来说，该信息处理模块105，用于根据接收到的该第一水域深度、该目标惯性导航数据以及该对地航行速度，确定并输出该水下载体在该当前时刻的导航信息。

需要说明的是，该仿生导航系统100，在开始导航时，可进行初始对准。

在本申请的一个实施例中，上述仿生导航系统100可依据更准确的第一水域深度、目标惯性数据以及对地航行速度，确定导航信息。其中，该水下载体在当前时刻航行时的第一水域深度，是基于该水下载体在该当前时刻航行时获取的第一压强计算得到的。该目标惯性数据，是基于该水下载体在该当前时刻航行时通过惯性测量模块103测量得到的惯性测量数据，以及为了修正该惯性测量模块的温度漂移现象造成误差的惯性测量补偿值确定出的。在此，考虑到该惯性测量模块的温度漂移现象，根据该第一水域深度、该第二水域深度、该第二水域温度以及若干水层数据，计算得到该水下载体在当前时刻所处水域的第一水域温度，并根据该第一水域温度，确定惯性数据补偿值，以修正该温度漂移现象造成的误差。该对地航行速度，是根据该水下载体在该当前时刻航行时测量得到的对水航行速度，以及该水下载体在当前时刻所处水域的水流速确定出的。在此，考虑到速度测量模块104测得的数据为对水航行速度，因此基于该第一水域深度以及该第一压强，计算得到水流速。因此，采用上述方式，基于更准确的第一水域深度、目标惯性数据以及对地航行速度，确定出的导航信息更准确。

鱼类的体测线是压力感受器官，某些鱼类在水域或海域中通过体测线感受水流、温度变化以及压力变化，从而确定所处水域的温度、深度等信息。受此启发，本申请的一个或多个实施例提供了一种仿生导航方法。

图2示出了本申请一个实施例提供的仿生导航方法的流程示意图。如图2所示，本申请实施例提供的仿生导航方法包括以下步骤：S201至S203。

S201：通过所述仿生导航系统配置的感知模块，获取所述水下载体在初始时刻航行时，所述水下载体所处水域的第二水域温度以及第二水域深度，并读取所述水下载体在当前时刻航行时，所述水下载体所处水域的第一压强、对水航行速度以及惯性测量数据。

在本申请的一个或多个实施例中，该仿生导航方法，可由本申请的一个实施例提供的仿生导航系统执行。

具体的，首先，该仿生导航系统，可通过该仿生导航系统配置的感知模块，实时测量该水下载体所处水域的水压，并将当前时刻作为当前时刻，将该水压作为第一压强。且该感知模块确定该水下载体在该当前时刻所处水域的第一压强后，可将该第一压强发送至该仿生导航系统配置的数据处理模块。

其中，该水下载体可以是船舶、游艇、波浪滑翔机等水面航行器，或者AUV、HOV等水下航行器，或者跨介质航行器等，该水下载体具体为何种设备，本申请不做限制，可根据需要设置。该感知模块，包括压力传感器。

并且，该感知模块、该数据处理模块、该惯性测量模块、该速度测量模块以及该信息处理模块之间可建立通讯连接，该通讯连接可以是有线连接、无线局域网连接等，该通讯连接具体为何种连接，本申请不做限制，可根据需要设置。

其次，该仿生导航系统，可通过配置于该仿生导航系统上的惯性测量模块，测量该水下载体在该当前时刻航行时的惯性测量数据。其中，该惯性测量数据包括陀螺仪，该陀螺仪可以是光纤陀螺、微机械陀螺仪等。

再次，该仿生导航系统，可通过配置于该仿生导航系统上的速度测量模块，测量该水下载体在该当前时刻于水域中航行时，该水下载体相对于该水域中水流的航行速度，并将该航行速度，作为对水航行速度。其中，该速度测量模块，包括计程仪。该计程仪可以是电磁计程仪、多普勒计程仪等计程仪。

最后，该仿生导航系统可获取该水下载体在初始时刻航行时，该水下载体所处水域的第二水域温度以及第二水域深度。

需要说明的是，该水下载体配置的仿生导航系统，在开始航行时，需要进行初始对准。

采用上述方式，该仿生导航系统可实时获取所处水域的第一压强、对水航行速度以及惯性测量数据，以便确定该水下载体的对地航行速度、第一水域深度等数据，从而更准确的确定导航信息。

S202：通过所述仿生导航系统配置的数据处理模块，根据所述第一压强，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度；根据所述第一压强、所述第一水域深度以及所述对水航行速度，确定所述水下载体在所述当前时刻的对地航行速度；根据所述第一水域深度、所述第二水域温度、所述第二水域深度以及预设的若干水层数据，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域温度；根据所述第一水域温度以及所述惯性测量数据，确定目标惯性数据。

由于通常情况下，捷联惯性导航系统的高度通道是发散的，即，随着导航时间的推移，这类惯性导航系统确定出的高度信息误差逐渐积累。

于是，为了更准确的确定该水下载体所处深度，在本申请的一个或多个实施例中，该仿生导航系统可通过配置于该仿生导航系统上的数据处理模块，获取预先设置的重力加速度以及水密度。再根据该第一压强、该重力加速度以及该水密度，通过液体压强公式，计算该水下载体在该当前时刻所处水域的深度，并将该深度，作为第一水域深度。再将该第一深度发送至该信息处理模块。

由于通常情况下，水下载体配置的多普勒计程仪、电磁计程仪等计程仪用于确定航行速度。但是，当水下载体处于距离水底较远的位置时，这类计程仪测量的航行速度通常为水下载体相对于所处水域的水流的航行速度，即，对水航行速度。于是，在本申请的一个或多个实施例中，该航行系统可通过配置于该水下载体上的数据处理模块，计算该水下载体的对地航行速度。

具体来说，该仿生导航系统，可通过该数据处理模块，根据该第一水域深度、该第一压强、该水密度、该重力加速度，通过伯努利原理，确定该水下载体在该当前时刻所处水域的水流速。再计算该对水航行速度与该水流速的矢量和，得到该水下载体在该当前时刻相对于地面的对地航行速度。将该对地航行速度发送至信息处理模块。

由于通常情况下，水下载体配置的光纤陀螺这类陀螺仪用于确定水下载体的角速率，以此获取水下载体的姿态数据、运动数据等。但是，由于光学陀螺器件对温度变化较为敏感，而不同海域、不同水层的温度差异通常较大，于是，该光纤陀螺输出的惯性测量数据可能存在误差，且该误差是由温度变化导致的。为了更准确的确定导航信息，该仿生导航系统可确定惯性数据补偿值。

具体来说，该仿生导航系统可通过配置于该仿生导航系统的数据处理模块，根据该第一水域深度以及该第二水域深度，确定深度变化数据。再根据该深度变化数据以及该若干水层数据，确定该深度变化数据对应的至少一个目标水层。根据该深度变化数据、该至少一个目标水层以及该若干水层数据，分别确定每个目标水层对应的水层温度变化值，再确定每个目标水层对应的水层温度变化值的和，为温度变化量。根据该第二水域温度与该温度变化量的和，得到第一水域温度。

根据该第一水域温度，确定温度变化量、温度斜坡以及温度梯度。将该温度变化量、该温度斜坡以及该温度梯度，输入到预设的温度补偿算法中，确定该温度补偿算法输出的惯性数据补偿值。

根据该惯性数据补偿值以及该惯性测量数据，确定该惯性测量数据与该惯性数据补偿值的差，为目标惯性数据。将该目标惯性数据发送至信息处理模块。

采用上述方式，该仿生导航系统可确定更准的第一水域深度、对地航行速度以及目标惯性数据，从而更准确的确定该水下载体在该当前时刻的导航信息。

S203：通过所述仿生导航系统的信息处理模块，根据所述第一水域深度、所述对地航行速度以及所述目标惯性数据，输出所述水下载体在所述当前时刻的导航信息。

在本申请的一个或多个实施例中，确定该第一水域深度、该对地航行速度以及该目标惯性数据后，便可更准确的确定该水下载体在该当前时刻的导航信息。

具体的，该仿生导航系统可通过配置于该仿生导航系统的该信息处理模块，根据接收到的该第一水域深度、该目标惯性导航数据以及该对地航行速度，确定并输出该水下载体在该当前时刻的导航信息。

在本申请的一个实施例中，采用上述方法，能够依据更准确的第一水域深度、目标惯性数据以及对地航行速度，确定导航信息。其中，该水下载体在当前时刻航行时的第一水域深度，是基于该水下载体在该当前时刻航行时获取的第一压强计算得到的。该目标惯性数据，是基于该水下载体在该当前时刻航行时通过惯性测量模块测量得到的惯性测量数据，以及为了修正该惯性测量模块的温度漂移现象造成误差的惯性测量补偿值确定出的。在此，考虑到该惯性测量模块的温度漂移现象，根据该第一水域深度、该第二水域深度、该第二水域温度以及若干水层数据，计算得到该水下载体在当前时刻所处水域的第一水域温度，并根据该第一水域温度，确定惯性数据补偿值，以修正该温度漂移现象造成的误差。该对地航行速度，是根据该水下载体在该当前时刻航行时测量得到的对水航行速度，以及该水下载体在当前时刻所处水域的水流速确定出的。在此，考虑到速度测量模块测得是数据为对水航行速度，因此基于该第一水域深度以及该第一压强，计算得到水流速。因此，采用上述方式，基于更准确的第一水域深度、目标惯性数据以及对地航行速度，确定出的导航信息更准确。

如图3所示，图3为本申请的另一个实施例提供的仿生导航方法的流程示意图。

其中，仿生导航系统300包括惯性测量模块301、感知模块302以及速度测量模块303。该惯性测量模块301中的加速度计可将采集到的加速度发送至该惯性导航计算机304。该感知模块302可感知温度、压力等数据，并将感知到的数据发送至该数据处理模块305。该数据处理模块可对该感知模块感知到的数据进行处理，得到惯性数据补偿值、水流速、第一水域深度等。该数据处理模块305可将该水流速与该速度测量模块303采集到的对水航行速度均发送至该信息处理模块306，同时，该惯性导航计算机304也可将采集到的航行速度发送至该信息处理模块。该数据处理模块305可将该惯性数据补偿值与该惯性测量模块301采集到的惯性数据均发送至该惯性导航计算机304。该数据处理模块305还可将采集到的第一水域深度以及该惯性导航计算机304采集到的水域深度均发送至信息处理模块306。该惯性导航计算机304也可将采集到的速度、位置等数据发送至该信息处理模块306。该信息处理模块306可对接收到的数据进行处理，得到导航信息，并将该导航信息发送至该仿生导航系统300，进行反馈校正。

图4示出了本申请实施例提供的仿生导航设备的硬件结构示意图。

该仿生导航设备可以包括处理器401以及存储有计算机程序指令的存储器402。

具体地，上述处理器401可以包括中央处理器（CPU），或者特定集成电路（Application Specific Integrated Circuit ，ASIC），或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

存储器402可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器402可包括硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器402可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器402可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器402是非易失性固态存储器。

在特定实施例中，存储器可包括只读存储器（ROM），随机存取存储器（RAM），磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形（非暂态）计算机可读存储介质（例如，存储器设备），并且当该软件被执行（例如，由一个或多个处理器）时，其可操作来执行参考根据本公开的一方面的方法所描述的操作。

处理器401通过读取并执行存储器402中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种仿生导航方法。

在一个示例中，仿生导航设备还可包括通信接口403和总线410。其中，如图4所示，处理器401、存储器402、通信接口403通过总线410连接并完成相互间的通信。

通信接口403，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。

总线410包括硬件、软件或两者，将仿生导航设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口（AGP）或其他图形总线、增强工业标准架构（EISA）总线、前端总线（FSB）、超传输（HT）互连、工业标准架构（ISA）总线、无限带宽互连、低引脚数（LPC）总线、存储器总线、微信道架构（MCA）总线、外围组件互连（PCI）总线、PCI-Express（PCI-X）总线、串行高级技术附件（SATA）总线、视频电子标准协会局部（VLB）总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线410可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。

另外，结合上述实施例中的仿生导航方法，本申请实施例可提供一种计算机存储介质来实现。该计算机存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种仿生导航方法。

需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（ASIC）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM（EROM）、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频（RF）链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本申请中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本申请不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

上面参考根据本公开的实施例的方法、系统和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种仿生导航系统，应用于水下载体，其特征在于，包括：

感知模块，用于确定所述水下载体在当前时刻所处水域的第一压强；

数据处理模块，用于根据所述第一压强，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度，并将所述第一水域深度发送至信息处理模块；以及根据所述第一水域深度、所述第一压强，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域中水流的水流速，并将所述水流速发送至速度测量模块；以及根据所述第一水域深度、预设的若干水层数据、第二水域温度、第二水域深度，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域温度，再根据所述第一水域温度，确定惯性数据补偿值，并将所述惯性数据补偿值，发送至惯性测量模块，其中，所述第二水域温度以及所述第二水域深度是所述水下载体在初始时刻航行时确定并存储的；

所述惯性测量模块，用于获取所述水下载体在所述当前时刻的惯性测量数据，并接收所述数据处理模块发送的所述惯性数据补偿值，根据所述惯性数据补偿值以及所述惯性测量数据，确定目标惯性数据，再将所述目标惯性数据发送至信息处理模块；

所述速度测量模块，用于获取所述水下载体在所述当前时刻相对于所述水域中水流的对水航行速度，并接收所述数据处理模块发送的所述水流速，根据所述对水航行速度以及所述水流速，确定所述水下载体相对于地面的对地航行速度，再将所述对地航行速度发送至所述信息处理模块；

所述信息处理模块，用于根据接收到的所述第一水域深度、所述目标惯性数据以及所述对地航行速度，确定所述水下载体在所述当前时刻的导航信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块，具体用于获取重力加速度以及水密度；以及根据液体压强公式、所述重力加速度、所述水密度、所述第一压强，计算所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块，具体用于根据所述第二水域深度以及所述第一水域深度，确定深度变化数据；

以及根据所述深度变化数据、所述若干水层数据，确定所述深度变化数据对应的至少一个目标水层，其中，所述水层数据至少包括水层深度范围以及水层深度温度变化参数；以及根据所述深度变化数据、所述至少一个目标水层、所述若干水层数据，确定温度变化量；以及根据所述第二水域温度、所述温度变化量，确定第一水域温度。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块，具体用于根据所述第一压强以及所述第一水域深度，通过伯努利原理，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的水流速；以及根据所述对水航行速度、所述水流速，确定所述水下载体在所述当前时刻的对地航行速度。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块，具体用于根据所述第一水域温度，确定温度变化量、温度斜坡、温度梯度；以及根据所述温度变化量、所述温度斜坡、所述温度梯度、预设的补偿算法，确定所述补偿算法输出的惯性数据补偿值；以及根据所述惯性数据补偿值、所述惯性测量数据，确定所述水下载体在所述当前时刻的目标惯性数据。

6.一种仿生导航方法，应用于权利要求1所述的仿生导航系统，其特征在于，包括：

通过所述仿生导航系统配置的感知模块，获取所述水下载体在初始时刻航行时，所述水下载体所处水域的第二水域温度以及第二水域深度，并读取所述水下载体在当前时刻航行时，确定出的所述水下载体所处水域的第一压强、对水航行速度以及惯性测量数据；

通过所述仿生导航系统配置的数据处理模块，根据所述第一压强，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度；根据所述第一压强、所述第一水域深度以及所述对水航行速度，确定所述水下载体在所述当前时刻的对地航行速度；根据所述第一水域深度、所述第二水域温度、所述第二水域深度以及预设的若干水层数据，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域温度；根据所述第一水域温度以及所述惯性测量数据，确定目标惯性数据；

通过所述仿生导航系统的信息处理模块，根据所述第一水域深度、所述对地航行速度以及所述目标惯性数据，输出所述水下载体在所述当前时刻的导航信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述第一压强，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度，具体包括：

获取重力加速度以及水密度；

根据液体压强公式、所述重力加速度、所述水密度以及所述第一压强，计算所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域深度。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述第一水域深度、所述第二水域温度、所述第二水域深度以及预设的若干水层数据，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的第一水域温度，具体包括：

根据所述第二水域深度以及所述第一水域深度，确定深度变化数据；

根据所述深度变化数据以及所述若干水层数据，确定所述深度变化数据对应的至少一个目标水层，所述水层数据至少包括水层深度范围以及水层深度温度变化参数；

根据所述深度变化数据、所述至少一个目标水层以及所述若干水层数据，确定温度变化量；

根据所述第二水域温度以及所述温度变化量，确定第一水域温度。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述第一压强、所述第一水域深度以及所述对水航行速度，确定所述水下载体在所述当前时刻的对地航行速度，具体包括：

根据所述第一压强以及所述第一水域深度，通过伯努利原理，确定所述水下载体在所述当前时刻所处水域的水流速；

根据所述对水航行速度以及所述水流速，确定所述水下载体在所述当前时刻的对地航行速度。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述第一水域温度以及所述惯性测量数据，确定目标惯性数据，具体包括：

根据所述第一水域温度，确定温度变化量、温度斜坡以及温度梯度；

将所述温度变化量、所述温度斜坡以及所述温度梯度输入到预设的补偿算法中，得到所述补偿算法输出的惯性数据补偿值；

根据所述惯性数据补偿值以及所述惯性测量数据，确定所述水下载体在所述当前时刻的目标惯性数据。

11.一种仿生导航设备，其特征在于，所述设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；

所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求6-10任意一项所述的仿生导航方法。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求6-10任意一项所述的仿生导航方法。

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