一種水下航行器組合導航系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于組合導航技術領域，特別涉及了一種水下航行器組合導航系統。
【背景技術】
[0002] 水下導航定位是海洋開發活動和海洋高技術發展的基本前提，海洋開發需要獲取 大范圍、高精度的海洋環境數據，需要進行海底勘探、水下測量及水下工程等，現代海戰也 逐漸發展成為涉及太空、天空、陸地、海面、水下及海底多層空間的立體戰爭，所有這些都需 要有海面與水下導航定位的支撐。
[0003] 導航技術是水下潛器所面臨的技術挑戰之一。導航系統必須提供遠距離及長時間 的高度位置、速度和姿態信息。精確導航技術是水下潛器有效作業和安全回收的關鍵，但是 受水下環境的復雜性、潛器自身體積、重量、能源以及隱蔽性等因素的影響，實現高精度的 水下潛器導航仍然是一項艱巨的任務。由于電磁波在水中衰減大，不能夠遠程傳播，因而陸 地上一些成熟的導航方法在水下并不適用。 【實用新型內容】
[0004] 為了解決上述【背景技術】提出的技術問題，本實用新型旨在提供一種水下航行器組 合導航系統，克服了陸地導航技術應用在水下的缺陷，滿足水下航行器高精度、高隱蔽性的 需求。
[0005] 為了實現上述技術目的，本實用新型的技術方案為：
[0006] -種水下航行器組合導航系統，包括捷聯慣性導航裝置、長基線定位裝置、測深測 潛儀以及信息融合模塊，所述長基線定位系統包括一個接收器以及設置在水下不同位置的 多個應答器陣列，所述捷聯慣性導航裝置測量航行器的位置、速度、航向姿態信號并傳送給 信息融合模塊，所述接收器根據各應答器陣列的位置信息測量出航行器的位置信息，并傳 送給信息融合模塊，所述測深測潛儀測量航行器的高度信息并傳送給信息融合模塊，所述 信息融合模塊將捷聯慣性導航裝置、長基線定位裝置和測深測潛儀測量的信息進行融合， 輸出航行器導航信息，并用輸出的導航信息校正捷聯慣性導航裝置。
[0007] 基于上述技術方案的一種優選方案，一個應答器陣列包括3個應答器，這3個應答 器構成等邊三角形。
[0008] 基于上述技術方案的一種優選方案，3個應答器構成邊長為L的等邊三角形，且邊 長L=#h，其中，h為水下航行器與該應答器陣列中心的深度差。
[0009] 基于上述技術方案的一種優選方案，捷聯慣性導航裝置包括三軸加速度計、三軸 陀螺儀、信號調理電路和微處理器，所述三軸陀螺儀采集航行器的角度信息并傳送給微處 理器，所述三軸加速度計采集航行器的加速度信息，并經信號調理電路處理后傳送給微處 理器，微處理器根據接收到的加速度和角度信息，得到航行器的位置、速度、航向姿態信息， 并傳送給信息融合模塊。
[0010] 基于上述技術方案的一種優選方案，信號調理電路包括依次連接的濾波電路、放 大電路和AD轉換器，從而對三軸加速度計輸出的信息依次進行濾波、放大和AD轉化處理。 [0011]采用上述技術方案帶來的有益效果：
[0012] 本實用新型針對水下航行器組合導航系統初始對準以及長時間航行后發射子系 統之前重新進行初始對準的技術問題，結合捷聯慣性導航、長基線定位可以給出精確的航 向角、經煒度信息的優勢，對水下航行器組合導航進行改進，提高了組合導航系統的隱蔽性 以及長時間導航精度。本實用新型根據長基線定位信息對捷聯慣性導航的時間積累誤差進 行校正，且由于捷聯慣性導航系統在垂直方向的可觀測度低，垂直方向高度信息輸出不穩 定，所以利用測深測潛儀提供航行器垂直方向的高度信息。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型的系統組成框圖。
[0014] 圖2是本實用新型中捷聯慣性導航裝置的組成框圖。
【具體實施方式】
[0015] 以下將結合附圖，對本實用新型的技術方案進行詳細說明。
[0016]如圖1所示本實用新型的系統組成框圖，包括捷聯慣性導航裝置、長基線定位裝 置、測深測潛儀以及信息融合模塊，所述長基線定位系統包括一個接收器以及設置在水下 不同位置的多個應答器陣列，所述捷聯慣性導航裝置測量航行器的位置、速度、航向姿態信 號并傳送給信息融合模塊，所述接收器根據各應答器陣列的位置信息測量出航行器的位置 信息，并傳送給信息融合模塊，所述測深測潛儀測量航行器的高度信息并傳送給信息融合 模塊，所述信息融合模塊將捷聯慣性導航裝置、長基線定位裝置和測深測潛儀測量的信息 進行融合，輸出航行器導航信息，并用輸出的導航信息校正捷聯慣性導航裝置。
[0017] 在本實施例中，長基線定位裝置采用球面交匯方法實現定位，每個應答器陣列包 括3個應答器，這3個應答器構成邊長為L的等邊三角形，且邊長L=jh，其中，h為水下航行 器與該應答器陣列中心的深度差。
[0018] 在本實施例中，如圖2所示，捷聯慣性導航裝置包括三軸加速度計、三軸陀螺儀、信 號調理電路和微處理器，所述三軸陀螺儀采集航行器的角度信息并傳送給微處理器，所述 三軸加速度計采集航行器的加速度信息，并經信號調理電路處理后傳送給微處理器，微處 理器根據接收到的加速度和角度信息，得到航行器的位置、速度、航向姿態信息，并傳送給 信息融合模塊。其中，信號調理電路包括依次連接的濾波電路、放大電路和AD轉換器，從而 對三軸加速度計輸出的信息依次進行濾波、放大和AD轉化處理。
[0019] 本實用新型將捷聯慣性導航、長基線定位以及測深測潛儀進行組合，捷聯慣性導 航是在導航領域應用非常廣泛的導航技術，捷聯慣性導航在工作時不依賴外界信息，也不 向外界輻射能量，不易受到干擾破壞，但是積分誤差會隨著時間逐漸增大，因此輔助采用長 基線定位技術，通過長基線定位測量到的位置信息來不斷校正捷聯慣性導航裝置，從而大 大提高導航信息的精確度。此外，由于捷聯慣性導航在垂直方向的可觀測度低，垂直方向高 度信息輸出不穩定，所以利用測深測潛儀提供航行器垂直方向的高度信息，從而使最終輸 出的導航信息更加全面和精確。
[0020] 以上實施例僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護范 圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實 用新型保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種水下航行器組合導航系統，其特征在于:包括捷聯慣性導航裝置、長基線定位裝 置、測深測潛儀W及信息融合模塊，所述長基線定位系統包括一個接收器W及設置在水下 不同位置的多個應答器陣列，所述捷聯慣性導航裝置測量航行器的位置、速度、航向姿態信 號并傳送給信息融合模塊，所述接收器根據各應答器陣列的位置信息測量出航行器的位置 信息，并傳送給信息融合模塊，所述測深測潛儀測量航行器的高度信息并傳送給信息融合 模塊，所述信息融合模塊將捷聯慣性導航裝置、長基線定位裝置和測深測潛儀測量的信息 進行融合，輸出航行器導航信息，并用輸出的導航信息校正捷聯慣性導航裝置。2. 根據權利要求1所述一種水下航行器組合導航系統，其特征在于:一個應答器陣列包 括3個應答器，運3個應答器構成等邊Ξ角形。3. 根據權利要求2所述一種水下航行器組合導航系統，其特征在于：3個應答器構成邊 長為L的等邊Ξ角形，且邊長其中，h為水下航行器與該應答器陣列中屯、的深度差。4. 根據權利要求1所述一種水下航行器組合導航系統，其特征在于:所述捷聯慣性導航 裝置包括Ξ軸加速度計、Ξ軸巧螺儀、信號調理電路和微處理器，所述Ξ軸巧螺儀采集航行 器的角度信息并傳送給微處理器，所述Ξ軸加速度計采集航行器的加速度信息，并經信號 調理電路處理后傳送給微處理器，微處理器根據接收到的加速度和角度信息，得到航行器 的位置、速度、航向姿態信息，并傳送給信息融合模塊。5. 根據權利要求4所述一種水下航行器組合導航系統，其特征在于:所述信號調理電路 包括依次連接的濾波電路、放大電路和AD轉換器，從而對Ξ軸加速度計輸出的信息依次進 行濾波、放大和AD轉化處理。
【專利摘要】本實用新型公開了一種水下航行器組合導航系統，包括捷聯慣性導航裝置、長基線定位裝置、測深測潛儀以及信息融合模塊，捷聯慣性導航裝置測量航行器的位置、速度、航向姿態信號并傳送給信息融合模塊，長基線定位裝置測量出航行器的位置信息并傳送給信息融合模塊，測深測潛儀測量航行器的高度信息并傳送給信息融合模塊，信息融合模塊將捷聯慣性導航裝置、長基線定位裝置和測深測潛儀測量的信息進行融合，輸出航行器導航信息，并用輸出的導航信息校正捷聯慣性導航裝置。本實用新型克服了陸地導航技術應用在水下的缺陷，滿足水下航行器高精度、高隱蔽性的需求。
【IPC分類】G01C25/00, G01C21/16
【公開號】CN205209502
【申請號】CN201521052497
【發明人】王其, 盧曉東, 顧培培, 蔣平, 李嚴, 程致遠
【申請人】南京信息工程大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月16日