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专利号: 202311122176X
申请人: 武汉华测卫星技术有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水下定位导航系统,其特征在于,包含:

信标信号接收模块,用于接收多个信标信号,并判断多个所述信标信号相对应的设备对象,所述信标信号通过每个所述设备对象以预设的时间间隔及时间节点生成并发送,所述信标信号包括与多个水下设备匹配对应的水下信标信号以及与水面设备相对应的水面信标信号;

信标距离计算模块,用于获取对应信标信号的接收时间戳,计算与所述接收时间戳相邻的所述时间节点的时间差值,并基于预设的信标信号速率与所述时间差值计算与所述信标信号相对应设备对象的距离信息;

信标信号验证模块,用于基于预设的信号衰减方程及所述距离信息对所述信标信号进行衰减模拟判断,生成理论接收强度,并获取所述信标信号的实际接收强度进行判断,若所述实际接收强度与所述理论接收强度差值超出预设范围,则将所述信标信号设为无效;

分布定位模拟模块,用于获取所述水面信标信号的水面定位信息,并基于多组所述信标信号及相对应的距离信息对所述设备对象与所述水面设备的空间分布关系进行模拟,以获取多个水下设备的空间位置信息。

2.根据权利要求1所述的一种水下定位导航系统,其特征在于,每个所述信标信号均包括多个方位信号强度信息,所述方位信号强度信息用于表征所述信标信号发出设备对象相对于接收设备对象的方位信息,所述方位信号强度信息用于空间分布关系模拟的步骤,所述方位信号强度信息为信号接收设备与信标信号传播方向的垂直面积的直观反馈。

3.根据权利要求2所述的一种水下定位导航系统,其特征在于,还包括信标时间轴校对模块,具体包括:校验触发单元,用于通过数个水下设备在预设的时间节点生成校对信号并发送至水面设备;

中转处理单元,用于通过所述水面设备获取多个来自所述水下设备的所述校对信号,基于预设的时间节点计算所述校对信号的校对传输时间,基于所述校对信号的获取时间节点连续间隔预设时长以生成并发送校对反馈信号,所述校对反馈信号包括所述校对传输时长;

时间轴校对单元,用于获取所述校对反馈信号,基于所述获取时间节点与发送时间节点计算实际校对消耗时长,通过所述校对反馈信号中的所述校对传输时长及预设时长对所述实际校对消耗时长进行判断,计算生成理论时间差值,通过所述理论时间差值对所述水下设备的时间轴进行校对。

4.根据权利要求1所述的一种水下定位导航系统,其特征在于,所述信标信号接收模块包括信号筛选单元;

所述信号筛选单元,用于当接收多个信标信号时,获取所述信标信号的识别标记,若同一所述识别标记的所述信标信号被多次获取接收,则以所述识别标记对应的所述信标信号的初次获取的时间节点为接收时间戳。

5.根据权利要求2所述的一种水下定位导航系统,其特征在于,还包括脱困判断模块;

所述脱困判断模块,用于当时间节点连续的所述时间间隔内未获取到预设数目的信标信号时,若所述信标信号为无效,则生成并发射环境探测信号,并接收来自环境的反射信号,基于反射信号对环境阻挡进行判断并引导水下设备远离环境阻挡;否则,引导水下设备至信标信号方向。

6.一种水下定位导航方法,其特征在于,包含步骤:

接收多个信标信号,并判断多个所述信标信号相对应的设备对象,所述信标信号通过每个所述设备对象以预设的时间间隔及时间节点生成并发送,所述信标信号包括与多个水下设备匹配对应的水下信标信号以及与水面设备相对应的水面信标信号;

获取对应信标信号的接收时间戳,计算与所述接收时间戳相邻的所述时间节点的时间差值,并基于预设的信标信号速率与所述时间差值计算与所述信标信号相对应设备对象的距离信息;

基于预设的信号衰减方程及所述距离信息对所述信标信号进行衰减模拟判断,生成理论接收强度,并获取所述信标信号的实际接收强度进行判断,若所述实际接收强度与所述理论接收强度差值超出预设范围,则将所述信标信号设为无效;

获取所述水面信标信号的水面定位信息,并基于多组所述信标信号及相对应的距离信息对所述设备对象与所述水面设备的空间分布关系进行模拟,以获取多个水下设备的空间位置信息。

7.根据权利要求6所述的一种水下定位导航方法,其特征在于,每个所述信标信号均包括多个方位信号强度信息,所述方位信号强度信息用于表征所述信标信号发出设备对象相对于接收设备对象的方位信息,所述方位信号强度信息用于空间分布关系模拟的步骤,所述方位信号强度信息为信号接收设备与信标信号传播方向的垂直面积的直观反馈。

8.根据权利要求7所述的一种水下定位导航方法,其特征在于,还包括步骤:

通过数个水下设备在预设的时间节点生成校对信号并发送至水面设备;

通过所述水面设备获取多个来自所述水下设备的所述校对信号,基于预设的时间节点计算所述校对信号的校对传输时间,基于所述校对信号的获取时间节点连续间隔预设时长以生成并发送校对反馈信号,所述校对反馈信号包括所述校对传输时长;

获取所述校对反馈信号,基于所述获取时间节点与发送时间节点计算实际校对消耗时长,通过所述校对反馈信号中的所述校对传输时长及预设时长对所述实际校对消耗时长进行判断,计算生成理论时间差值,通过所述理论时间差值对所述水下设备的时间轴进行校对。

9.根据权利要求6所述的一种水下定位导航方法,其特征在于,还包括步骤:

当接收多个信标信号时,获取所述信标信号的识别标记,若同一所述识别标记的所述信标信号被多次获取接收,则以所述识别标记对应的所述信标信号的初次获取的时间节点为接收时间戳。

10.根据权利要求7所述的一种水下定位导航方法,其特征在于,还包括步骤:

当时间节点连续的所述时间间隔内未获取到预设数目的信标信号时,若所述信标信号为无效,则生成并发射环境探测信号,并接收来自环境的反射信号,基于反射信号对环境阻挡进行判断并引导水下设备远离环境阻挡;否则,引导水下设备至信标信号方向。