水下导航技术研究

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海底地形地貌调查导航定位技术要求

海底地形地貌调查导航定位技术要求

海底地形地貌调查导航定位技术要求是一项重要的技术工作,它涉及到海底地形地貌的调查和导航定位系统的使用。

以下是一份海底地形地貌调查导航定位技术要求的参考内容,约800字:一、技术概述海底地形地貌调查导航定位技术是用于确定海底地形地貌位置、形态、大小等信息的测量技术。

它通过使用各种导航定位设备和方法,实现对海底地形地貌的精确测量和定位。

二、设备要求1. 导航定位设备:包括GPS接收机、北斗卫星接收机、水下声呐定位仪等,用于获取海底地形地貌的地理位置信息。

2. 测量设备:包括水下摄影设备、水下激光扫描仪、水下地形测量仪等,用于获取海底地形地貌的形态、大小等信息。

3. 数据传输设备:包括数据传输线缆、无线通信设备等,用于将测量数据传输到岸上或船上进行处理和分析。

三、操作流程1. 准备工作:包括设备检查、水下环境评估、测量方案制定等。

2. 测量实施:根据测量方案,使用相应的测量设备对海底地形地貌进行测量,记录数据。

3. 数据处理:将测量数据传输到岸上或船上,进行数据处理和分析,生成海底地形地貌的三维模型或图像。

4. 质量控制:确保测量数据的准确性和可靠性,对测量过程进行质量控制。

四、技术难点与解决方案1. 水下环境复杂:海底地形地貌复杂,水下环境不稳定,容易受到水流、洋流等影响,导致测量数据不准确。

解决方案包括使用稳定的水下定位仪、加强水下环境评估、提高测量设备的稳定性等。

2. 设备易受腐蚀:海底环境潮湿、盐分高,容易导致测量设备腐蚀损坏。

解决方案包括选择耐腐蚀的测量设备、定期对设备进行维护保养、使用防腐材料等。

3. 数据传输不稳定:水下环境复杂,容易导致数据传输不稳定或中断。

解决方案包括使用高质量的数据传输设备、加强数据传输过程中的信号监测、采用多种数据传输方式等。

五、安全要求1. 遵守相关安全规定,确保人员和设备安全。

2. 穿戴专业潜水装备或船只设备,确保在水下或船上作业时的安全。

3. 定期进行安全培训和演练,提高人员安全意识。

海底矿石采集系统的水下定位与导航技术

海底矿石采集系统的水下定位与导航技术

海底矿石采集系统的水下定位与导航技术海底矿石的采集是一项具有挑战性的任务,需要准确的水下定位和导航技术来确保采集系统的成功运行。

本文将探讨海底矿石采集系统的水下定位与导航技术,并讨论目前主流的技术和新兴的创新方案。

水下定位是海底采集系统中至关重要的一环。

海底环境复杂且不可见,传统的全球定位系统(GPS)无法在水下应用。

因此,水下定位技术需要采用其他方法来实现。

目前,最常用的水下定位方法包括声纳定位和惯性导航。

声纳定位是最常见的水下定位技术之一。

它利用声波在水中的传播速度以及声波反射的原理,通过发送声波信号并接收其回波来计算出目标物体的位置。

声纳定位的精度受到水质、水深和声纳频率等因素的影响,但在合适的水下环境中,可以实现较高的定位精度。

另一种常用的水下定位技术是惯性导航。

惯性导航系统通过使用加速度计和陀螺仪等传感器来测量和跟踪系统的运动状态,从而推断出位置信息。

惯性导航系统的优点在于不受外界环境的影响,对水质和水深等因素不敏感。

然而,长时间的使用会导致积累误差,因此通常需要与其他定位技术结合以提高定位精度。

除了声纳定位和惯性导航,还有许多新兴的水下定位技术被研究和探索。

其中之一是超宽带定位技术。

超宽带技术利用极短脉冲信号和多路径传播原理,在复杂的水下环境中实现高精度的定位。

它具有定位精度高、抗干扰能力强和实时性好等优点,在海底矿石采集系统中有着广阔的应用前景。

水下导航是海底矿石采集系统中的另一个关键技术。

导航技术可以帮助采集系统在海底环境中准确地前进并避开障碍物。

目前,常用的水下导航技术包括惯性导航、计算机视觉导航和自主导航。

惯性导航不仅可以用于水下定位,还可以应用于水下导航。

它可以通过记录系统的运动状态来推断系统的位置和方向,从而实现自主导航。

当然,在长时间使用时,同样会出现积累误差的问题。

计算机视觉导航是一种利用摄像头和图像处理技术来实现导航的方法。

采集系统可以通过处理摄像头拍摄的图像,分析海底环境中的特征和障碍物,并根据这些信息进行导航决策。

基于海底基准的中远程pnt定位导航技术及验证

基于海底基准的中远程pnt定位导航技术及验证
基于海底基准的中远程pnt定位导 航技术及验证
汇报人: 日期:
目 录
• 引言 • 基于海底基准的pnt定位技术 • 中远程pnt导航技术 • 技术验证方案 • 基于海底基准的pnt定位导航技术优势及局限
性 • 结论与展望
01
引言
研究目的与意义
01
探索基于海底基准的中远程pnt( 持久性水下航行器)定位导航技 术,提高其定位精度和稳定性。
研究内容与方法
研究内容
本研究将设计并实现一种基于海底基准的中远程pnt定位导航系统,包括海底基准站建设、海底地形地貌信息采 集与处理、pnt导航算法设计、系统集成与验证等环节。
研究方法
采用理论分析和实验验证相结合的方法,首先进行系统方案设计、算法开发和建模仿真;然后搭建实验平台,进 行实地测试和验证,对系统性能进行评估和优化。
信号传播
采用超宽带(UWB)等无 线信号,通过传输时间等 参数计算距离。
定位算法
采用到达时间差(TDOA )等算法,根据多个基准 站的位置和信号传播时间 ,计算目标位置。
误差消除
采用各种技术手段,如同 步时钟、信道建模等,消 除误差,提高定位精度。
定位算法及优化
常用算法
主要包括到达时间差(TDOA) 、到达时间(TOA)和到达角度
未来发展中,需要进一步研究和开发智能化、自适应的pnt定位导航技
术,以更好地适应不断变化的海洋环境和使用需求。
THANKS。

控制算法
03
采用PID控制算法,实现精准控制。
控制系统硬件设计
控制器硬件
采用高性能处理器,满足数据处理和实时控制 需求。
传感器硬件
选用高精度定位设备,如高精度GPS、北斗等 。

我国海洋大地测量基准与海洋导航技术研究进展与展望

我国海洋大地测量基准与海洋导航技术研究进展与展望

我国海洋大地测量基准与海洋导航技术研究进展与展望一、本文概述随着全球经济的不断发展和海洋资源的日益重要,我国海洋大地测量基准与海洋导航技术的研究和应用显得愈发重要。

本文旨在全面概述我国在这一领域的最新研究进展,并对未来的发展趋势进行展望。

海洋大地测量基准是海洋测量的基础,它提供了海洋地理信息的基准框架,对于海洋资源开发、海洋环境保护、海洋灾害预警等方面都具有重要意义。

海洋导航技术则是海洋运输、海洋探测、海上作业等领域的关键技术,其精确度和稳定性直接影响到海上活动的安全性和效率。

近年来,我国在海洋大地测量基准与海洋导航技术研究方面取得了显著进展。

通过实施多项国家重大科技项目,我国在海洋测量设备研制、数据处理方法、系统集成等方面取得了重要突破。

我国积极参与国际交流与合作,推动了相关技术的国际标准化和产业化发展。

然而,面对全球海洋事业发展的新挑战和新机遇,我国在海洋大地测量基准与海洋导航技术方面仍面临诸多问题和挑战。

例如,海洋测量数据的精度和覆盖范围仍有待提高,海洋导航技术的智能化和自主化水平还需进一步加强。

因此,本文在概述研究进展的还将对未来发展策略进行探讨,以期为我国在这一领域的持续发展提供有益参考。

二、我国海洋大地测量基准的研究进展随着我国海洋事业的快速发展,海洋大地测量基准的研究取得了显著进展。

海洋大地测量基准是海洋测量工作的基础,对于保障海洋权益、推动海洋经济发展具有重要意义。

在海洋大地测量基准建设方面,我国已经建立起较为完善的海洋测量基准体系。

这一体系以国家大地测量基准为基础,通过卫星大地测量、海洋重力测量、海底地形测量等手段,逐步实现了从陆地到海洋的无缝衔接。

其中,卫星大地测量技术的发展尤为突出,我国已经成功发射了多颗高分辨率的卫星,为海洋测量提供了丰富的数据源。

在海洋导航技术研究方面,我国也取得了重要突破。

随着北斗卫星导航系统的全面建成和投入使用,我国海洋导航技术迈上了新台阶。

北斗卫星导航系统不仅提高了导航精度和稳定性,还为我国海洋测量提供了自主可控的技术支持。

水下导航定位技术的探究

水下导航定位技术的探究

水下导航定位技术的探究◎ 张文秀 忻州师院五寨分院摘 要:随着水下导航器技术的不断发展,导航系统成为水下航行器研究的主要技术核心,实现水下精确定位成为目前水下航行器定位导航系统研究的一个重要分支。

本文对几种常用自主导航方式的优缺点进行了对比,提出采用组合导航方式可以提高导航的可靠性和准确度。

关键词:水下航行器 组合导航 精确定位迄今为止,应用于水下航行器的导航方式一类是凭借于外部信号的非自主导航,另外一类则是凭借传感器得到信号的自主导航方式。

前者的导航基础是运载体可以接受到来自于外部信号的条件下才能完成导航,如罗兰、欧米加及其GPS等,三者中GPS凭借其广泛的信号面积导航能力更佳且更为准确。

然而,该导航方式存在着自身的不足,由于其信号来自于外部,主要的方式是无线电导航,信号衰减非常严重,非自主导航局限于水上之上的定位,在水下航行器中的应用十分有限。

对于后者,导航主要依靠自身配备装置的传感。

基于不同的传感装置,将自主导航方式分为很多类,如携带惯性测量装置的惯性导航系统、配备水声换能器的声学导航、装有地形匹配或者地磁传感器的地球物理导航等导航系统。

1.水下航行器常用导航方法1.1航位推算和惯性导航系统航位推算法主要是对航行器的速度进行时间的积分求积分来确定其所在的位置,应用比较早且范围较广。

为了得到航行器的航行速度,需要确定航行器的速度和航向,因此需要流速传感器或者是航向传感器来确定航行器的速度和航向。

采用流速传感器测量航行速度的过程中,海流会影响航行器的速度,且对流速的影响是流速传感器不能测到的,海流对流速的影响进而会产生导航误差,速度较慢航行较长的情况下,误差会很大。

惯性导航系统利用测量得到的航行器的加速度,经过一次积分运算计算出速度,两次积分运算得到航行器的位置,具有自主性、无需外界信息源以及隐蔽性的优点。

可以将其分为平台式和捷联式两种形式。

空间大小、功率以及价格的限制,普通的航行器均采用捷联式,该方式的导航系统(SINS)容易实现导航与控制的一体化。

水下地磁导航 技术研究综述

水下地磁导航 技术研究综述
·地 磁 测 量 具 有 良 好 的 隐 蔽 性。隐蔽性是潜艇作战的主要特 点,是潜艇生命力和战斗力的基本 保 证 。然 而 目 前 各 类 导 航 定 位 系 统 除惯导以外, 几乎都是非自主式 的, 且隐蔽性差。惯导系统虽然非
HT20A 磁性材料磁场检测器
尖 端 科 技 Ema ll:gfkj@ nudt.e du.cn
尖端科技 Emall:gfkj@nudt.edu.cn
S CIENCE & TECHNOLOGY
水下地磁导航
技术研究综述
★蔡兆云 魏海平 任治新
摘 要: 地磁导航作为一种自主导航 技 术, 具 有 隐 蔽 性 好 、稳 定 、精 度 高 的 特 点,非常适合潜艇使用。本文阐述了水下 地磁导航技术研究的必要性,概要介绍了 国内外研究现状和发展趋势,提出了研究 涉及的主要内容,并对未来的应用进行了 展望。
2 0 0 7.3 ◆国防科技 29
但是, 世界其它国家的高精度 惯性技术与美国差距较大, 尚无成 熟 的 静 电 陀 螺 。大 多 数 国 家 水 下 导 航技术手段有限,仅能采用惯性导 航 、惯 性 /星 光 导 航 、惯 性 /卫 星 导 航 等手段, 而采用惯性/星光导艇定时浮出水 面接收信号, 增加潜艇的暴露概 率, 降低隐蔽性。鉴于现有的水下 导航系统不能全面满足潜艇导航 的需要,因此,研制一种适用于潜 艇 的 、具 有 隐 蔽 性 好 、强 抗 干 扰 、自 主式的导航系统是十分必要的。
由我国研制的磁力仪, 灵敏度 和采样率高, 南北工作跨度大, 工 作跨度可以适应世界任何地区(包
括跨越地磁赤道海域), 可连续24 小时工作, 在世界上处于领先地 位。在地磁图方面, 对相临海域的 磁场精密探测航空调查也取得了 一 定 成 绩 。中 科 院 地 震 研 究 所 在 地 球变化磁场干扰的滤波技术取得 重大突破, 通过建立地磁干扰模 型, 对地磁异常信息进行滤波, 用 来 确 定 地 震 信 号 。潜 艇 残 留 磁 场 干 扰 的 补 偿 技 术 、潜 艇 装 备 的 抗 电 磁 干 扰 能 力 有 了 较 大 提 高 。针 对 地 磁 匹配定位技术及组合导航技术的 研究, 也有相当成就, 初步验证了 静态地磁匹配定位的可行性和精 度。

水下机器人的导航与控制技术研究

水下机器人的导航与控制技术研究

水下机器人的导航与控制技术研究近年来,随着科技的不断发展,水下机器人的应用越来越广泛。

它们主要用于海洋勘探、海底管线维修、深海探测等领域。

然而,由于水下环境的复杂性和水下机器人自身的特点,水下机器人的导航和控制技术研究一直是一个难点。

本文将对当前水下机器人导航和控制技术的研究进展进行探讨。

一、水下机器人的导航技术水下机器人的导航技术是其能否准确地执行任务的关键。

目前主要的水下机器人导航方法包括声纳导航、惯性导航、视觉导航和自主导航等。

1. 声纳导航:声纳导航是指使用声纳探测器在水中进行信号的发送和接收,利用声波的传播速度和时间差来确定水下机器人的位置。

声纳导航方法具有定位准确、可用于大范围探测、不受光照影响等特点,但受到水下环境中噪声和反射等因素的影响。

2. 惯性导航:惯性导航是指使用加速度计和陀螺仪等惯性传感器检测水下机器人的加速度、角速度和角位移等变量,从而推断其位置和姿态。

惯性导航方法具有定位精度高、无需外界信号、短时间内获取位置等优点,但相比声纳导航,其误差随时间增加的速度较快。

3. 视觉导航:视觉导航是指利用摄像头等视觉传感器获取水下环境中的图像信息,通过图像处理和分析技术来推断水下机器人的位置和姿态。

视觉导航方法具有操作简单、实时性好、环境适应性强等特点,但受到水下环境的光照和水质等因素的限制。

4. 自主导航:自主导航是指利用集成导航系统对水下机器人进行自主导航。

该方法将声纳、惯性、视觉等多个导航技术进行融合,以提高导航的精度和可靠性。

但相比单一导航技术,自主导航的复杂度和成本较高。

二、水下机器人的控制技术水下机器人的控制技术是其能否准确和稳定地执行任务的关键。

目前主要的水下机器人控制方法包括遥控控制、半自主控制、全自主控制等。

1. 遥控控制:遥控控制是指利用遥控器、艇上动力控制箱等装置对水下机器人进行控制。

该方法操作简单、成本低廉,但不适用于大型和复杂任务。

2. 半自主控制:半自主控制是指利用预设轨迹、任务指令等控制方式,对水下机器人的运动进行控制。

水下机器人定位导航技术实验报告

水下机器人定位导航技术实验报告

水下机器人定位导航技术实验报告一、引言水下机器人在海洋探索、资源开发、科学研究等领域发挥着越来越重要的作用。

而定位导航技术是水下机器人实现自主作业和精确操作的关键。

本次实验旨在研究和评估不同的水下机器人定位导航技术,为其实际应用提供参考和依据。

二、实验目的本次实验的主要目的是:1、比较不同定位导航技术在水下环境中的精度和可靠性。

2、分析各种技术在不同水质、水流条件下的性能表现。

3、探索如何提高水下机器人定位导航的准确性和稳定性。

三、实验设备与环境(一)水下机器人本次实验采用了型号水下机器人,其具备主要功能和特点。

(二)定位导航系统1、惯性导航系统(INS)2、声学定位系统3、卫星导航系统(在水面时辅助)(三)实验环境实验在一个大型的室内水池中进行,水池尺寸为长、宽、深,模拟了不同的水质(清澈、混浊)和水流条件(缓流、急流)。

四、实验方法与步骤(一)实验准备1、对水下机器人进行全面检查和调试,确保其各项功能正常。

2、安装和校准定位导航系统,设置相关参数。

(二)实验过程1、在不同水质和水流条件下,分别启动水下机器人,让其按照预设的轨迹运动。

2、同时记录惯性导航系统、声学定位系统和卫星导航系统(在水面时)的数据。

(三)数据采集与处理1、实验过程中,实时采集各个定位导航系统的数据。

2、对采集到的数据进行滤波、降噪等预处理。

3、采用特定的算法和软件对数据进行分析和计算,得出定位导航的精度和误差。

五、实验结果与分析(一)惯性导航系统1、在短时间内,惯性导航系统能够提供较为准确的位置和姿态信息。

2、但随着时间的推移,由于累积误差的存在,其定位精度逐渐降低。

(二)声学定位系统1、在清澈水质和缓流条件下,声学定位系统表现出色,定位精度较高。

2、然而,在混浊水质和急流环境中,声波的传播受到干扰,定位精度有所下降。

(三)卫星导航系统(水面辅助)在水面时,卫星导航系统能够提供非常准确的位置信息,有效地对水下机器人的定位进行校准和修正。

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2 惯 性导 航
1航位 推算导 航法
惯 性 导航 用于 水 下导航 ,是通 过将 加速 度对 时
水 下 导航 中 的航位推 算 法 ,即将 水 下 载体 的速 度对 时 间进 行积 分 来获 得潜 器 的位置 。这种 方 法 需 间两 次积分 来 获得 水 下潜器 的位 置 ,其 优 点是 自主 性 和 隐蔽 性好 。缺 点是 由于陀 螺随 时 间不断漂 移 , 在 长 时间工 作 情况 下 导航定 位 累积 误差 较大 。早 期 的惯 导系统 复 杂 、体 积大 、能 耗高 不适 合潜 水器 使 用 ,现在 随 着光 纤 、激 光等 新 型 固态 陀螺技 术 的不
趋 势 。最后 ,根 据现 代 潜艇 战略 要 求 ,提 出了潜艇 水 下导航技 术进 一 步的发展 思路 。
关键 词 :惯性 导航 ;声 学导航 ;地球 物理 属性 导航
中图 分类 号 : N9 6 T 6 文献 标识 码 :A 文 章编 号 :1 7 —9 6(0 20 — 1-5 6 47 7 一 1 ) 1 90 2 0
美 国 R su ns 司的 Wok os vgtr D I t met公 nr rh ue Naiao 系 列 ,精 度 可达 04 . %;S n e o Tk公司 的 AD P声 学 多普 勒 剖 面 仪 , 精 度 可 达 02 : 英 国 MA 公 司 的 .%
C VE I O LA,最 大绝 对误 差不 大 于 0 0 . 5节 。 0
收稿 日期:2 1. 1 5 0 20 — 。 0
断进 步 ,为 实现 研制 体积 小 、精 度高 、可 靠性 好 、 能耗 与成本 指 标低 的 I NS提 供 了条件 ,因此 在未 来 的 自主 式潜 航器 ( uV)上 将 有可 能大 量采 用这 些 A
新 型 I S 目前 ,国外 A N 。 UV 常 用 的 I S主 要有 : N
r q i me t o mo e s b ai e e ur e n s f d m u m rn .
K e or : Iet l v g t n Ac u t vg to ; Ge p y ia rp r vg t n Itg ae vg t n y w ds n ri a Na iai ; o o si Na iain c o h sc l o et Na iai ; ne rtdNa iai P y o o
21 0 2年 2月第 l 期
现 代 导航
・ 9・ l
水 下导航技术研 究
周 保 军 ,刘 硕
( 中国 电子科技集 团公司第二十研 究所,西安 7 0 6 ) 10 8

要 :首先 对 目前现 有 的水 下导航 技 术进 行 了分析 介 绍 ,并叙 述 了 国外 的发展 情 况及发 展
挥 着重 要 的作用 ,而 高精度 的导航 定位 不仅 是 水 下 潜器 获 取有 效信 息 的必 要条 件 ,还 决 定 了它 是 否可
以安全 作业 及返 回,因此 ,高 精度 导航 定位 是 研 究 水 下潜器 的关键 技 术之 一 。本 文将 分别 对 目前 的水 下 导航技 术进 行 分析 介绍 。
o h r c u tis a e d s rb d h n h e t d v l p n o h n e wae e h o o i s i p o i e a e n t e sr tg c t e o nre r e c i e .T e ,t e n x e e o me t f r t e u d r t r t c n l g e s r v d d b s d o h tae i
要 利 用 速 度 传 感 器 和 航 向传 感 器 分 别 测 量 水 下 载
体 的速度 、航 向 ,然 后推 算 出载 体 的位 置 。但 是 ,
这就 存在 海 流给 水 下载体 产 生速 度分 量 的 问题 ,这
个分 量水 速传 感器 无 法测 量 ,从 而对 于在 水 下长 时 间低速 航 行 的载体 会造 成很 大 的定位 误 差 。因而对 于靠 近海 底 航行 的水 下 载体 ,可 以采 用 多普 勒速 度 声纳 ( DVS )来测 量 载体 相对 于大 地 的速度 , 以消 除海 流对 于 定位 的影 响 ,完 成 精度 较 高 的定位 。 目
水 下潜 器在 海洋 环境 的探测 与 建模 、海 洋 目标 的水下探 测 与识 别 、定 位 与传 输等 方 面 的研 究 中发
前 国外水 下载 体上 常 用的 DVS主要 有 :美 国 E DO 公 司 的 3 4 型 和 3 5 DVS 其精 度可 达到 02 00 0 0型 , . %;
美 国霍尼 韦 尔 公司 R 3 L 4环形 激光 陀 螺 I S及 美 国 N
C o so 公 司 的微机械 陀螺 I rsb w NS等 。
・ 0・ 2
现 代 导航
水 下无 人运 载体 用 的惯性 系统 属 于 中等 精度 。 中等 精 度 惯 性 系统 在 陆 地 测 量 中可 以得 到 几厘 米
Re e r h o d r tr v g t nT c n lg sac f Un e wae Na i ai e h oo y o

Z HOUB obl I h o ajl,L US u r
A bs r c : ec re t n ewae a iaintc n lge r to u e , n erc re t e eo me t n tr rn t a t Th ur n d r tr vg to eh oo is ei r d c d a dt i urn v lp n df u ete di u n a n h d a u n
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