一種水下位置基準布設的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于慣性導航與水聲定位技術領域，具體涉及一種水下位置基準布設的方 法。
【背景技術】
[0002] 水下位置基準的布設及其位置的準確標定是水下導航系統(tǒng)的重要基礎，傳統(tǒng)利用 超短基線系統(tǒng)對單個水下基準進行布設，需要對其絕對位置進行精確標定，一般有以下方 法：一是在水面的母船通過接收到的GPS信息，使用超短基線系統(tǒng)利用其可以測量方位和 距離的特性，對水下位置基準進行標定。雖然隨著技術進步超短基線水聲定位系統(tǒng)的定位 精度在不斷提高，但水面母船相對于深海海底位置基準較遠距離的情況下，并且會受到海 面波浪、海水密度等其它誤差源的影響，會產(chǎn)生較大的誤差，不太適用于對水下位置基準的 高精度標定。二是裝載高精度GPS導航設備的水面母船以水下位置基準在水面的投影為中 心，以大約應答器在水中的深度為半徑進行圓周運動，在行進過程中不斷與水下位置基準 應答器進行通訊，記錄多個位置點與水下位置基準的距離，通過方程組進行多次迭代計算 水下位置基準的精確位置。其基本原理與GPS或長基線水聲定位原理相似。此方法相對精 度較高，但成本較高，過程繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種水下位置基準布設的方法，該方法利用初始 位置精確已知的慣性導航系統(tǒng)，通過水聲超短基線系統(tǒng)使水下運載體對水下位置基準進行 準確布設，并且可同時對水下運載體自身位置進行不斷標校的方法。
[0004] 本發(fā)明通過以下方案來實現(xiàn)：
[0005] -種水下位置基準布設的方法，具體過程為：
[0006] 步驟一，在水下載體運行的初始位置，對水下載體上裝載的慣性導航系統(tǒng)進行標 定；
[0007] 步驟二，待水下載體在水中行進設定時間或距離后，水下載體開始釋放并布設水 下位置基準；
[0008] 步驟三，根據(jù)慣性導航系統(tǒng)輸出的準確位置信息，利用水下載體上裝載的超短基 線水聲定位系統(tǒng)，測得當前布設的水下位置基準在超短基線基陣坐標系中的位置信息；根 據(jù)上述兩位置信息，利用超短基線基陣坐標系與導航坐標系之間的轉(zhuǎn)換關系，對水下位置 基準在導航坐標系中的位置進行標定；
[0009] 步驟四，水下載體繼續(xù)在水中行進，利用當前布設的位置精確已知的位置基準與 超短基線水聲定位系統(tǒng)進行水聲通信，計算出水下載體的精確位置信息，利用所述位置信 息對慣性導航系統(tǒng)進行標定；
[0010] 步驟五，水下載體投放并布設新的水下位置基準，然后重復步驟三和步驟四，直至 布設完所有的水下位置基準為止。
[0011] 進一步地，設慣導坐標系與載體坐標系重合，超短基線基陣坐標系與慣導坐標系 不存在失調(diào)角度，只存在線性偏移；根據(jù)水下載體結(jié)構(gòu)圖和超短基線基陣安裝位置可計算 得出所述線性偏移量；根據(jù)慣性坐標系到導航坐標系的方向余弦矩陣和所述線性偏移量， 計算出超短基線基陣坐標系與導航坐標系之間的轉(zhuǎn)換關系。
[0012] 有益效果
[0013] 第一，本發(fā)明水下載體在水中行進的過程中不斷用已精確標定過的水下位置基 準，通過超短基線水聲定位系統(tǒng)對其自身的慣導系統(tǒng)進行標校，同時布設新的位置基準，實 現(xiàn)了水下載體同時行進，同時進行位置基準布設，并有效保證定位精度。
[0014] 第二，本發(fā)明的特點在于利用在水下行進的載體進行位置基準的布設，避免了水 面母船攜帶超短基線定位系統(tǒng)對水下位置基準進行布設時，由于距離過長引起的精度不足 問題，同時也有效降低了遠距離條件下由于海水密度影響造成聲線彎曲給超短基線定位系 統(tǒng)帶來的誤差問題，可使水下運載體在進行水下位置基準的布設，同時對自己的準確位置 進行標校，極大提高了水下位置基準布設過程中的作業(yè)效率和標定精度。
【附圖說明】
[0015] 圖1為水下載體布設水下位置基準的原理示意圖；
[0016] 圖2為水下載體對水下位置基準同時布設與導航方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步描述。
[0018] 如圖1-2所示，本發(fā)明一種水下位置基準布設的方法，具體過程為：
[0019] 步驟一，在水下載體運行的初始位置，對水下載體上裝載的慣性導航系統(tǒng)進行精 確標定；建立北-東-地坐標系，其初始位置在導航坐標系中的位置精確已知。
[0020] 步驟二，初始位置精確標定以后，水下載體開始在水中行進，根據(jù)慣性導航系統(tǒng)誤 差隨時間積累逐漸變大的特性，在保證定位精度的前提下，選擇合適距離，水下載體開始釋 放并布設水下位置基準；
[0021] 步驟三，根據(jù)水下載體裝載的慣性導航系統(tǒng)輸出的準確位置信息，利用水下載體 上裝載的超短基線水聲定位系統(tǒng)，測得超短基線水聲定位系統(tǒng)上基陣與當前布設的水下位 置基準的斜距和方位角，即測得當前布設的水下位置基準在超短基線基陣坐標系中的位置 信息，根據(jù)導航系統(tǒng)輸出的位置信息和水聲定位系統(tǒng)輸出的位置信息，利用超短基線基陣 坐標系與導航坐標系之間的轉(zhuǎn)換關系，計算出水下位置基準在導航坐標系中的位置，實現(xiàn) 精確的位置標定；
[0022] 步驟四，水下載體繼續(xù)在水中行進，根據(jù)超短基線水聲定位系統(tǒng)的定位精度范圍， 在保證其高精度定位距離之內(nèi)，利用當前布設的位置精確已知的位置基準與超短基線基陣 進行水聲通信，根據(jù)坐標轉(zhuǎn)換原理求出水下載體的精確位置信息，利用所求解的位置信息 對慣性導航系統(tǒng)進行標定，保證水下載體在導航坐標系中的位置精度；
[0023] 步驟五，經(jīng)過標校后的水下載體，其自身位置精確已知，即可投放并布設新的水下 位置基準，然后重復步驟三和步