[发明专利]海底电缆巡检用水下航行器智能监测系统及组合导航方法

权利要求书

1.一种海底电缆巡检用水下航行器智能监测系统，包括自主水下航行器、水面浮台和岸站监控系统，其特征是：

所述自主水下航行器的头部为半球壳状，正前方壳体上分布有四个前向DVL传感器；自主水下航行器的中部为长形圆柱壳状，其上部分布有供电通信一体化接口、弓形吊装挂钩、高清云台相机，其下部分布有水下照明灯，其侧部对称分布两个DVL传感器，自主水下航行器中部舱内设置有多功能运动控制电路、信息与处理与通信电路以及组合导航系统；自主水下航行器尾部为半球壳状，其上均等分布有三个舵叶，其后通过旋转轴与螺旋桨连接；

所述水面浮台的壳体下部为半球壳状、上部为圆台状，下部半球状壳体内部固连有金属支撑支架，电源箱固连在金属支撑支架地板上；水面浮台内部中部台面上安装有GPS接收机和无线传输模块；水面浮台最顶部安装有GPS接收天线和无线传输天线；水面浮台供电通信一体化线缆通过底部小圆形孔径与延伸出来连接水下航行器供电通信接口；

所述岸上监控站包括监控PC机及供电电源，监控PC机具有数据存储与分析、数据可视化效果处理、图像信息处理功能，用于接收水下回传信息及水下监测控制。

2.根据权利要求1所述的海底电缆巡检用水下航行器智能监测系统，其特征是：螺旋桨外部设置保护环，所述保护环通过支架与自主水下航行器尾部固连。

3.一种基于权利要求1所述的海底电缆巡检用水下航行器智能监测系统的组合导航方法，其特征是：组合导航系统包括MINS、GM、DVL、Visual四个子导航系统；MINS是由MEMS陀螺仪、MEMS加速度计组成的微惯性导航系统，通过数据采集电路获得陀螺仪和加速度的原始输出，经数据预处理得到载体运动的角速度和加速度信息，再经积分过程，获得角增量和速度及位置信息，辅以初始载体姿态信息并经四元数姿态更新算法获得实时载体姿态信息；GM子系统的三轴磁强计测量地磁强度矢量信息并经椭球拟合补偿校正，再辅以水平倾角经正交投影分解过程获得磁航向信息，经当地罗差补偿获得相对于真北方位的载体航向信息；DVL子系统通过声波发射与接收获得多普勒频移信息，在考虑声波发射器安装倾角及航行器运动姿态的情况下经速度投影分解获得运载体速度信息，经积分过程加之初始位置获得实时位置信息；Visaul子系统经图像信息采集与预处理，结合SLAM算法提取出图像目标特征点及特征点间距，经空间坐标变换至导航坐标系，获得载体位置变化信息，再通过测定特征点对应时刻差得到其速度信息。

4.根据权利要求3所述的组合导航方法，其特征是：各导航子系统提供冗余导航信息，这些冗余导航信息同时参与多传感器信息融合算法的运算，它们之间互为参考校正。