水下运载体集群定位导航信息生成技术研究.pdf

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1、第32卷第2期2010年2月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．32，No．2Feb．，2010水下运载体集群定位导航信息生成技术研究汪湛清1，汪顺亭2(1．北京理工大学，北京100081；2。天津航海仪器研究所，天津300131)摘要：水下运载体集群多目标协同活动条件下，实时获取多目标准确定位导航信息，是完成任务的重要保障。本文介绍了水声定位技术的几种类型，分析了用惯性／水声组合导航技术解决此问题的可行性，文章最后给出了水下运载体集群多14标定位导航信息生成方案。关键词：惯性导航；水声定位中图分类号：U666文献标识码：A文章编号：1672—7649(2

2、010)02—0003—04DOl：10．3404／j．issn．1672—7649．2010．02．001Generationofthefixingandnavigationinformationofthemultiple-objectoftheunderwatervehicles’groupWANGZhan．qin91，WANGShun—tin92(1，BeOingInstituteofTechnology，Beijing100081，China；2，TianjinNavigationInstrumentResearchInstitute，Tianjing300131，China)A

3、bstract：Whiletheunderwatervehiclesactivateincoordinationwitheachother，therealtimefixingandnavigationinformationisextremelyimportanttoguaranteethemissionofthevehiclestobefulfilled，Severaltypesofunderwateracousticpositionsystemareintroducedinthepaperandthefeasibilityofinertial／acousticcombinedsyste

4、misalsoanalysed．Ageneralschemeforgenerationoffixingandnavigationinformationoftheunderwatermultiple—objectsispresentedintheendofthepaperasarusult．Keywords：inertilnavigation；hydroacousticposition0引言定位导航数据是运载体的重要信息资源。水下运载体集群活动需要获取的定位导航数据，既包括集群中存在的我方已知载体的导航数据，也包括可能出现需要探测的未知目标的导航数据。如果集群中存在的我方已知载体称作“协同

5、目标”，而可能出现需要探测的未知目标则可称作“非协同目标”。很显然，“协同目标”根据需要可装载必要的定位导航设备。在活动过程中，“协同目标”间也可互通定位导航信息。而“非协同目标”则没有这种可能，只能依靠探测设备，确定它与探测点在“目标坐标系”中的相对距离和方向。必要时，转换为集群多目标定位导航统一使用的地理坐标系。水下运载体集群在协同活动中所谓“协同目标”不会是同一类目标载体，它们在协同活动中的功能不同，配备的导航设备也不相同。对定位导航功能较高、定位导航设备和探测设备相对完备、性能较好的一类目标载体，根据协同活动需要可认定为“主导协同目标”，它们在活动中通常处于主导地位。其余的则认为

6、是“非主导协同目标”。实时获取集群中各目标准确的位置和运动参数，是保证集群协同活动有效完成的关键。由于水下闭合空间条件限制，基于光学和无线电学的定位导航和探测手段不能有效发挥作用，如何生成水下集群多目标定位导航信息是值得深入探讨的重要关键技术问题。l水下运载体可用的定位导航资源水下闭合空间限制了无线电导航、卫星导航、天收稿日期：2009—01—13；修回13期：2009—02一02作者简介：汪湛清(1968一)，女，高级工程师，从事嵌入式系统、组合导航与智能导航等方面的研究。·4·舰船科学技术第32卷文导航、地标导航等设备的使用。对于“协同目标”而言，只能借助惯性导航或多普勒计程仪进行航

7、位推算。而对于“非协同目标”，由于同样的原因，各种光学探测设备，如光电瞄准、激光雷达、激光测距、激光成像和无线电雷达等在水下不能使用，则只能借助水声探测设备，如主动声呐、被动声呐、水下成像声呐等，确定其相对探测点的距离和方位。惯性导航与多普勒计程仪在自主解算载体位置和运动参数时，其解算误差随时问和航程积累。为确保运载体集群水下协同活动准确有效，必须寻求能消除积累误差的校准手段。已知有多项原理可行的技术方法，如重力场匹配、地磁参数匹配