[發明專利]一種基于多方法融合的深水高精度導航定位技術

在審

• 申請號: 202110515576.1
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113514051A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 劉躍進;宋建軍;邵瑛;豐飛;康婷婷
• 申請（專利權）人: 蓓偉機器人科技（上海）有限公司;威泊（上海）新能源科技股份有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/20;G01C21/16;G01C21/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于多方法融合的深水高精度導航定位技術，其特征在于：包括水聲定位系統、慣性導航系統、地圖匹配定位系統和多傳感器數據融合定位系統，對水聲定位系統、慣性導航系統、地圖匹配定位系統和多傳感器數據融合定位系統進行連接融合，水聲定位系統由基陣、換能器、水下應答器組成，通過測定聲波信號傳播時間或相位差，進行水下定位，利用水聲定位系統測定的信息可以為作為信息融合的輸入，為慣性導航系統的累計誤差修正提供參考數據。

2.根據權利要求1所述的一種基于多方法融合的深水高精度導航定位技術，其特征在于：所述基于多方法融合的深水高精度導航定位技術主要為通過纜線實現地面設備與換能器之間的通信，以聲波為載體實現換能器與應答器之間的信息交流，通過水上設備與水下設備的協同工作，完成水上與水下的通訊，實現高精度實時導航定位。

3.根據權利要求1所述的一種基于多方法融合的深水高精度導航定位技術，其特征在于：所述慣性導航系統包括慣性測量單元、信號預處理和機械力學編排模塊，慣性測量單元主要包括3個相互正交的單軸加速度計和3個相互正交的單軸陀螺儀。

4.根據權利要求3所述的一種基于多方法融合的深水高精度導航定位技術，其特征在于：所述慣性導航測量單元的工作原理為：慣性導航系統是一種以陀螺儀和加速度計為感知原件的導航參數解算系統，通過由陀螺儀和加速度計組成的慣性測量單元完成數據信息的采集，通過加速度計測量載體相對慣性空間的絕對加速度和重力加速度之和，經過加速度計坐標系投影變換、重力補償、速度和位置積分解算后輸出速度計位置信息，陀螺儀可以采集載體相對于慣性坐標系的角加速度信號，姿態積分解算后輸出姿態信息。

5.根據權利要求1所述的一種基于多方法融合的深水高精度導航定位技術，其特征在于：所述地圖匹配定位系統的工作原理為：高精度地圖是進行地圖匹配的基礎，包含用于地圖匹配的特征，利用水聲定位系統和慣性導航系統可以判斷水下機器人的大概位置，確定地圖匹配的局部搜索范圍，通過慣性導航系統判斷水下機器人的姿態，姿態信息用于指導地圖匹配，基于感知信息生成實時點云數據，將點云數據與高精度地圖信息變換到同一個坐標系中內進行匹配，匹配成功后即可確認定位信息。

6.根據權利要求1所述的一種基于多方法融合的深水高精度導航定位技術，其特征在于：所述多傳感器數據融合定位系統的輸入信息主要來自慣性導航系統、水聲定位系統、地圖匹配定位系統，通過數據融合算法實現多傳感器數據的融合，完成狀態估計，輸出可靠的導航定位信息。

7.根據權利要求1所述的一種基于多方法融合的深水高精度導航定位技術，其特征在于：所述慣性導航系統根據機械力學編排形式的不同，可以將其分為平臺式慣性導航系統和捷聯式慣性導航系統。

8.根據權利要求1所述的一種基于多方法融合的深水高精度導航定位技術，其特征在于：所述地圖匹配定位系統為利用視覺、聲納傳感器構建水下高精度地圖，傳感器不斷采集信息后生成三維點云數據，經過前端、后端、回環檢測等過程，生成用于導航和定位的高精度地圖。

9.根據權利要求1所述的一種基于多方法融合的深水高精度導航定位技術，其特征在于：所述高精度導航定位技術在使用前需要通過多普勒計程儀、壓力傳感器對慣性導航系統進行初步的修正。

10.根據權利要求1所述的一種基于多方法融合的深水高精度導航定位技術，其特征在于：所述單軸陀螺儀為單軸偏航MEMS陀螺儀。