[发明专利]单兵水下导航方法及装置

权利要求书

1.一种单兵水下导航方法，应用于由单兵携带的单兵水下导航装置，其中该方法包括：

在单兵下水前，获取所述单兵的初始定位信息和初始方位信息，并基于所述初始定位信息和所述初始方位信息初始化水面基准坐标；

在所述单兵下水后，获取所述单兵在水下作业的过程中的作业状态信息，其中所述作业状态信息包括水深信息、过程方位信息和水平行进速度信息；

基于所述水面基准坐标和所述作业状态信息，确定所述单兵的水下空间坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取所述单兵的初始定位信息和初始方位信息包括：

基于配置在所述单兵水下导航装置中的卫星定位器获取单兵的GNSS大地坐标，并基于所述GNSS大地坐标确定所述初始定位信息；

基于配置在所述单兵水下导航装置中的正交磁阻传感器获取地磁强度分量，并根据所获取的地磁强度分量计算方位信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，方位信息θ通过包括以下方式计算而得：

θ＝atan(B_y/B_x)

其中，B_x和B_y分别是x、少正交方向上的地磁强度分量。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取所述单兵在水下作业的过程中的作业状态信息包括：

基于所述单兵水下导航装置中的压力传感器，采集所述单兵在水下作业过程中的实时水压信息；

基于预标定的压力水深表和所述实时水压信息确定所述水深信息，其中所述压力水深表中配置有水压与对应的水深之间的映射关系。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取所述单兵在水下作业的过程中的作业状态信息包括：

基于所述单兵水下导航装置中的分裂波束声学传感器探测其所发出的多束分裂波束在水中的多普勒频移；

基于所探测的多普勒频移，确定所述水平行进速度信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，单兵在水平面上的所述水平行进速度信息v通过包括以下方式计算而得：

v＝c·f_d/(4f₀cosα)

其中，f_d为所探测的多普勒频移，c为水中的声速，f₀为探测声信号频率，α为分裂波束与水面间的夹角。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述水面基准坐标和所述作业状态信息，确定所述单兵的水下空间坐标包括：

通过如下方式来推算所述单兵在水中的三维坐标(x_i，y_i，z_i)：

x_i＝x_i-1+△r·cosθ

y_i＝y_i-l+△r·sinθ

z_i＝f(P_i)

其中，(x_i-1，y_i-1，z_i-1)为上一同步周期T之前的位置坐标值，f(P_i)为水压与对应的水深之间的映射关系，Δr＝v·T为同步周期T内单兵沿行进水平方向前进的距离，以及Δr·cosθ及Δr·sinθ为水平正交方向上的位移偏移量。

8.一种单兵水下导航装置，其由单兵携带并进行水下作业，其中该装置包括：

水面基准确定单元，用于在单兵下水前，获取所述单兵的初始定位信息和初始方位信息，并基于所述初始定位信息和初始方位信息初始化水面基准坐标；

作业状态获取单元，用于在所述单兵下水后，获取所述单兵在水下作业的过程中的作业状态信息，其中所述作业状态信息包括水深信息、过程方位信息和水平行进速度信息；

水下空间坐标确定单元，用于基于所述水面基准坐标和所述作业状态信息，确定所述单兵的水下空间坐标。