CN117724133A - 一种用于精确定位海洋浮动平台的水下导航系统 - Google Patents
一种用于精确定位海洋浮动平台的水下导航系统 Download PDFInfo
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Abstract
本专利发明是一种用于精确定位海洋浮动平台的水下导航系统，该系统包括安装在平台上的第一和第二导航天线。设备安装在平台上，位置与两个天线的位置共线。系统的位置可以根据两个天线相对于基站的范围、两个天线之间的已知距离以及从天线之一到设备的已知距离来计算。
Description
技术领域
本发明公开了一种用于精确定位海洋浮动平台的水下导航系统，涉及到一种使用浮动平台水面下方的设备以及水面上方的卫星导航天线来定位的系统。
背景技术
全球定位系统（GPS）和其他卫星导航系统用于高精度地确定 GPS 接收天线的位置。 但GPS卫星发射的信号不能穿透海水。因此，将 GPS 天线放置在水下以确定其位置是不可行的。 悬浮在浮动平台下方的水下装置（例如浮标）会受到海洋表面浮动平台所经历的滚动、俯仰和旋转的影响。 目前用于确定浮标复杂运动的技术包括四天线 GPS 系统以及 GPS、指南针和倾斜计的组合，以解析浮标的姿态并将 GPS 天线的位置与水下设备相关联。 但将所有这些设备安装到浮标上既复杂又昂贵。 此外，如此多的传感器或 GPS 接收器的功率要求也可能相当高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相对便宜且简单的方法来准确地定位漂浮在海洋表面的物体上悬浮在水下的接收/发送设备，该设备系统包括第一导航天线和第二导航天线。第一天线设置在浮动平台上高于水面的第一位置处。 第二天线也设置在水面上方的平台上，但是处于第二位置。 水下装置在水面以下的第三位置处悬挂在浮动平台上。 第一、第二和第三位置都是共线的。
本发明的另一方面，用于相同目的的差分GPS系统包括设置在浮动平台上的第一和第二位置处的水面上方的第一和第二GPS天线。水下装置在水面以下的第三位置处悬挂在平台上。第一、第二和第三位置共线。包括GPS基座天线和用于接收GPS信号的接收器的基站位于与浮动平台间隔开的基座位置处。浮动平台上的至少一个GPS接收器耦合到第一和第二GPS天线以接收GPS信号。接收器还与GPS基站接收器通信以在差分GPS模式下操作以确定对应于相对于基站位置的第一位置和第二位置的第一坐标和第二坐标。 提供用于从第一坐标和第二坐标确定对应于相对于基准位置的第三位置的第三坐标的装置。
附图说明
图1是体现与浮式平台一起使用的本发明的定位系统的海上部署的示意图。
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.请参阅图1，勘测船10用缆绳14拖曳浮标12穿过水体。浮标漂浮在水面16处。导航天线A1和A2附接至浮标上的结构18，其中天线A1位于A2上方。装置D悬挂在水下结构20的浮标下方，位于水面下方的第三位置。天线 A1 和 A2 与水下设备 D共线放置。 基础导航天线B安装在测量船上。导航天线连接到作为导航系统（例如卫星导航系统）的一部分的导航接收器。优选地，导航接收器和天线是GPS卫星导航接收器和天线，因为GPS产品是现成的。天线从GPS卫星26接收编码信号24，GPS导航接收器根据编码信号24确定范围。基站接收器通过无线电链路28与浮标接收器通信。在差分GPS模式下操作，系统可以准确地确定范围。在没有拖船的情况下，如果浮标漂浮得足够靠近海岸以通过其无线电通信链路28与陆地基站进行通信，则可以使用例如陆地上具有GPS天线B'的固定基站 。每个浮标都有两个双频 GPS 天线和两个在 RTK（实时运动）模式下运行的双频 GPS 接收器。浮标上的接收器接收指示基座天线B与每个浮标天线A1和A2之间的距离的距离数据。水下设备是声学发射器或接收器，该发射器或接收器用于水声测距网络，该网络由连接到拖缆、震源阵列和后面拖曳的其他勘探设备的水下发射器和接收器组成。
Claims (7)
1.一种用于精确定位海洋浮动平台的水下导航系统，其特征在于：所述该系统包括：第一导航天线，设置在浮动平台上高于水面的第一位置处；第二导航天线，设置在浮动平台上高于水面的第二位置处；水下装置悬挂在浮式平台上位于水面以下的第三位置处； 其中第一、第二和第三位置共线。
2.根据权利要求1所述的一种用于精确定位海洋浮动平台的水下导航系统，其特征在于:所述水下部分装置包括声学发射器；还包括耦合到所述第一和第二导航天线的一个或多个导航接收器，以导出定义所述第一位置的第一坐标和定义所述第二位置的第二坐标。
3.根据权利要求2所述的一种用于精确定位海洋浮动平台的水下导航系统，其特征在于：还包括用于根据所述第一坐标和第二坐标确定限定所述第三位置的第三坐标的装置。
4.根据权利要求2所述的一种用于精确定位海洋浮动平台的水下导航系统，其特征在于：还包括在第四位置处远离所述浮动平台设置的第三导航天线，并且其中相对于所述第四位置定义所述第一、第二和第三坐标。
5.根据权利要求3所述的一种用于精确定位海洋浮动平台的水下导航系统，其特征在于：所述导航接收器是双频GPS接收器。
6.根据权利要求1所述的一种用于精确定位海洋浮动平台的水下导航系统，其特征在于：还包括拖曳所述浮动平台的拖船，并且其中所述基站位于所述拖船上。
7.根据权利要求1所述的一种用于精确定位海洋浮动平台的水下导航系统，其特征在于：其中用于确定第三坐标的装置在确定第三坐标时使用第一位置与第二位置之间的预定间距G以及第二位置与第三位置之间的预定间距T。
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2023
- 2023-09-26 CN CN202311252201.6A patent/CN117724133A/zh active Pending
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