天津清润博智能科技有限公司郝文逸获国家专利权
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龙图腾网获悉天津清润博智能科技有限公司申请的专利一种水下平台惯导校准方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120176732B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510655216.X,技术领域涉及:G01C25/00;该发明授权一种水下平台惯导校准方法及装置是由郝文逸;孙瀚;罗业腾;曾悠兵;杨嘉鹏;吴阳锐;胡俊设计研发完成,并于2025-05-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种水下平台惯导校准方法及装置在说明书摘要公布了:本发明属于导航定位技术领域,为了解决现有水下运载平台的惯导系统校准误差较大的问题,本发明提供了一种水下平台惯导校准方法及装置,该方法包括释放多个浮标,浮标露出水面后,接收卫星定位信号进行定位;水下平台通过艏部和艉部水声换能器持续发送询问信号;浮标接收到询问信号后,将卫星定位信息和应答信号发送回水下平台;根据卫星定位信息和水声定位信息,计算得到艏部和艉部水声换能器的坐标;根据艏部和艉部水声换能器的坐标,获得惯导系统的实时坐标和航向,以对惯导系统进行校准。本发明一方面使水下运载平台隐蔽性高,作业范围自由,突破作业区域的限制;另一方面解决了水下GNSS技术误差较大的问题,提升了惯性导航校准的精度。
本发明授权一种水下平台惯导校准方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种水下平台惯导校准方法,其特征在于,包括: 释放多个浮标,浮标露出水面后,接收卫星定位信号进行定位; 水下平台通过艏部水声换能器和艉部水声换能器持续发送询问信号;所述浮标接收到询问信号后,将卫星定位信息和应答信号发送回水下平台; 根据卫星定位信息和水声定位信息,计算得到艏部水声换能器和艉部水声换能器的坐标;包括: 步骤1,假设在任意k时刻水声换能器坐标为,浮标的水声应答器位置为,声学测距信号往返时间为,声速为C,则i到j的基本观测方程为: 其中,为i到j的几何距离,为距离观测值,为声速测量误差,为水声换能器时延误差,为水声应答器时延误差,为声学测距随机误差,i代表水声换能器,j代表浮标; 以水下平台上的惯导系统的位置归算到水声换能器上的位置为,则对观测方程线性化得到误差方程为: 其中,,,为坐标改正数;如果历元观测者的方差为,单位权方差为,可构造随机模型: 其中为浮标j到换能器i之间的入射角,此时方差-协方差矩阵为: 选择符合预设条件的第一浮标作为参考浮标; 步骤2,当水声换能器对参考浮标和浮标j进行同步观测时,浮标j和参考浮标的观测方程之间求差可消去换能器时延误差,同时大大减弱声速测量系统误差,即 可得浮标间单差观测方程为: 其中,代表浮标间应答器做差的单差符号,为浮标j的声速测量误差,为参考浮标的声速测量误差,为浮标j和参考浮标之间的观测值差值,为由方向余弦组成的观测矩阵,dX为坐标改正数,为浮标j和参考浮标之间的时延误差,为声学测距随机误差; 设浮标间单差转换因子: 根据误差传播定律,浮标间单差的方差-协方差矩阵为: 步骤3,艏部水声换能器和艉部水声换能器对浮标j进行同步观测时,可同时消去换能器和应答器时延误差,同时大大削弱声速测量误差,由此得到双差观测方程: 其中,为双差符号; 浮标间单差的方差-协方差矩阵为: 步骤4,加权最小二乘模型为: 其中,L为观测值,A为系数矩阵,X为状态向量,v为观测值残差,Ev=0为最小二乘假设,为单位权中误差,P为各个观测方程的权阵; 在最小二乘准则下求解,带入双差观测方程及随机模型,计算得出艏部水声换能器和艉部水声换能器的几何坐标; 根据艏部水声换能器和艉部水声换能器的坐标,获得惯导系统的实时坐标和航向,惯导系统根据获得的实时坐标和航向进行校准;艏部水声换能器和艉部水声换能器与惯导系统之间相对位置关系固定且已知,水下平台的计算模块将艏部和艉部水声换能器的几何坐标进行转换,获得惯导系统的实时坐标和航向,将获得的实时坐标和航向发送给惯导系统,惯导系统根据收到的实时坐标和航向进行校准。
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