[发明专利]一种多频段海底大地基准站

说明书

一种多频段海底大地基准站，解决了现有海底大地基准站覆盖范围受限的问题，属于海洋大地测量技术领域和海洋工程领域。本发明包括多个水下导航系统，分布在海底，目标用户根据多个水下导航系统的分布位置和距离进行定位和导航；每个水下导航系统采用长距离水下导航系统、中距离水下导航系统或短距离水下导航系统；长距离水下导航系统的中心频带为500Hz；中距离水下导航系统的工作频带为2kHz‑4kHz；短距离水下导航系统的工作频带为8kHz‑16kHz。本发明选择中频和低频的双频段工作频率，设计了三种工作频带的导航系统，分别实现长距离、中距离和短距离，分布在海底，扩大海底大地基准站覆盖范围。

技术领域

本发明涉及海洋大地测量技术领域和海洋工程领域。

背景技术

海底大地基准网建设难度极大，技术要求高，建设周期相对较长，而且海底大地基准网设备的工作寿命又相对较短。为此国际大地测量协会(IAG)于2019年正式设立了海洋大地测量工作组，推动海洋空间基准与水下定位技术的发展。其中海底位置基准信标是其中不可或缺的一环。

海底大地基准站作为水下PNT(Positioning Navigation Timing，定位导航授时)系统的主要组成单元，布设时锚定在水下，长期为水下PNT系统提供高精度的时空基准，但是由于自然环境因素等原因导致海底大地基准站发布的时空基准信号的完好性无法实时监测，从而导致不能达到广域覆盖的目的，海洋环境十分复杂，海水对信号能量的吸收、环境参数的时空变化、海水介质的不均匀、海底底质差异以及洋流、内波等因素，限制了声、光、电等能量形式的传播距离，制约了水下PNT信息的覆盖范围。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有海底大地基准站覆盖范围受限的问题，本发明提供一种实现深水远距离的多频段海底大地基准站。

本发明的一种多频段海底大地基准站，所述基准站包括多个水下导航系统，分布在海底，目标用户根据多个水下导航系统的分布位置和距离进行定位和导航；

每个水下导航系统采用长距离水下导航系统、中距离水下导航系统或短距离水下导航系统；

长距离水下导航系统的中心频带为500Hz；

中距离水下导航系统的工作频带为2kHz-4kHz；

短距离水下导航系统的工作频带为8kHz-16kHz。

作为优选，所述水下导航系统采用直扩序列作为导航信号波形。

作为优选，所述水下导航系统包括一号声学信标、二号声学信标、三号声学信标、一号浮体、二号浮体、一号海洋环境采集器、二号海洋环境采集器、高频声源、海底海洋环境采集器、浮球、释放器和坐底结构；

一号声学信标、三号声学信标均为高频声信标，二号声学信标为低频声信标；

坐底结构通过锚系结构与海底固定，三号声学信标、海底海洋环境采集器与释放器固定在一起，与坐底结构挂接；

浮球与释放器连接，二号浮体底部连接一号浮球，二号海洋环境采集器、高频声源和二号声学信标挂载在二号浮体上，一号浮体底部连接二号浮体，一号海洋环境采集器和一号声学信标挂载在一号浮体上；

一号海洋环境采集器，用于采集所处位置处的环境信息；

二号海洋环境采集器，用于采集所处位置处的环境信息；

海底海洋环境采集器，用于采集海底的环境信息；

一号声学信标通过高频声源与二号声学信标通信，将一号海洋环境采集器采集的环境信息发送至二号声学信标；

三号声学信号通过高频声源与二号声学信标通信，将海底海洋环境采集器采集的环境信息发送至二号声学信标；