[发明专利]一种基于浮动平台的高精度定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于浮动平台的高精度定位方法及系统，包括：在水面上布设一个作为主站的浮标载体和多个作为流动站的浮标载体；在每一个浮标载体上布设用于接收卫星信号的接收机；主站采用卫星定位技术确定主站的三维坐标，形成基准坐标；采用基线向量解算方法计算每一个流动站相对于主站的基线向量；利用主站的基准坐标以及每一个流动站相对于主站的基线向量，计算出每一个流动站的三维坐标；利用主站和所有的流动站组成一个伪卫星星座；水下设备利用所述伪卫星星座定位自身位置。本发明的定位技术不需要建立静态基站，直接点对点实现动‑动高精度相对定位，可操作性强；水下设备无需定时上浮校正，作业效率高，隐蔽性强。

技术领域

本发明属于通信卫星导航及测试技术领域，具体地说，是涉及一种利用通信卫星对水域目标进行定位的技术。

背景技术

水下有人平台或水下无人平台是海洋资源开发水下作业的主体，其中对水下平台自身的导航定位以及对水下目标的跟踪定位是水下作业的关键，传统的定位模式是“惯性导航+深度仪+水面GPS定位”。在传统的水下平台定位技术中，由于惯性导航系统具有随时间误差累积的不可避免的缺点，必须航行一段时间后上浮校正。因此，采用这种传统定位技术的水下平台，在执行水下作业任务的过程中，需要每间隔一段时间上浮至水面进行卫星定位校正，从而严重影响了水下平台的作业效率，且隐蔽性差。并且，这种水下平台需要携带高精度的惯性导航传感器，而高精度的惯性导航传感器价格昂贵，造成水下平台的造价高昂，不利于推广应用。

现有的另外一种定位模式是基于静态基站实现的相对定位技术，即，在海平面上建立绝对静止的静态基站，基于静态基站的空间坐标以及静态基站与水下平台之间的位置关系，解算出水下平台的三维坐标。但是，在海平面上建立静态基站的成本高，维护困难，且基本上不具有可操作性，因此，很难投入到实际应用中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于浮动平台的高精度定位方法，无需建立静态基站，也无需要求水下设备定时上浮校正，定位精度高，可操作性强，且造价适中，便于推广应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

在一个方面，本发明提出了一种基于浮动平台的高精度定位方法，包括：在水面上布设一个作为主站的浮标载体和多个作为流动站的浮标载体；在每一个浮标载体上布设用于接收卫星信号的接收机；主站采用卫星定位技术确定主站的三维坐标，形成基准坐标；采用基线向量解算方法计算每一个流动站相对于主站的基线向量；利用主站的基准坐标以及每一个流动站相对于主站的基线向量，计算出每一个流动站的三维坐标；利用主站和所有的流动站组成一个伪卫星星座；水下设备利用所述伪卫星星座定位自身位置。

优选的，所述流动站优选包括三个，且主站与三个流动站在水面上的漂浮位置分别位于一个四边形的四个边角位置。

优选的，在计算每一个流动站相对于主站的基线向量的过程中，包括：利用主站上的接收机和流动站上的接收机分别观测相同的多颗通信卫星，生成主站的载波相位观测方程和流动站的载波相位观测方程；对主站的载波相位观测方程和流动站的载波相位观测方程进行单差分处理，生成载波相位单差方程；选取其中一个通信卫星作为基准被差卫星，对所述单差方程做双差处理，生成载波相位双差方程；利用最小二乘法求解所述双差方程，得到整周模糊度的浮点解；利用搜索算法，搜索出整周模糊度的固定解；将所述固定解代入所述双差方程，便可计算出所述的基线向量。

优选的，所述通信卫星优选包括五颗，所述接收机可以单频接收机，也可以双频接收机。

优选的，在所述水下设备利用所述伪卫星星座定位自身位置的过程中，包括：主站和每一个流动站将自身的坐标信息以及发送坐标信息的时间发送至水下设备；水下设备根据坐标信息的接收时间和发送时间，分别计算出水下设备到主站和每一个流动站的距离；利用主站和每一个流动站的三维坐标，并结合水下设备到主站和每一个流动站的距离，解算出水下设备的三维坐标。