用于水-空跨介质航行器的跨域导航系统和方法

本申请涉及导航，具体涉及一种用于水-空跨介质航行器的跨域导航系统和方法。

背景技术：

1、水-空跨介质航行器需完成水下定深潜行、水面高速航行、空中定高航行等任务。然而，传统上单独的水下或空中导航定位技术根据航行器所处介质的不同，在技术实现时存在较大差异。因此，对需要兼顾多种介质环境的航行器而言，如何实现水-空跨域复合导航定位，是确保其航行可靠性的关键。

2、发明人发现，目前的水-空跨介质航行器的定位导航仅可实现在单一介质内的定位导航，无法很好的完成水-空跨介质的定位导航。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种用于水-空跨介质航行器的跨域导航系统和方法，实现了航行器的水-空跨介质定位导航。

2、本申请的技术方案如下：

3、第一方面，提供了一种用于水-空跨介质航行器的跨域导航系统，该系统包括：

4、捷联惯性导航模块、多普勒测速仪、超短基线定位模块和北斗卫星导航模块，所述捷联惯性导航模块、多普勒测速仪、超短基线定位模块和北斗卫星导航模块设置在航行器上；

5、所述捷联惯性导航模块、所述多普勒测速仪和所述超短基线定位模块用于在所述航行器处于水下环境的情况下进行定位导航；

6、所述捷联惯性导航模块和所述北斗卫星导航模块用于航行器处于水面-空中环境的情况下进行定位导航；

7、计算模块，用于航行器在水-空跨域航行的过程中，接收所述捷联惯性导航模块、所述多普勒测速仪和所述超短基线定位模块发送的航行器在水下的第一航行数据，以及所述捷联惯性导航模块和所述北斗卫星导航模块获取的航向器在水面-空中的第二航行数据，对所述第一航行数据和所述第二航行数据进行处理，基于处理结果对所述航行器进行定位导航。第二方面，提供了一种用于水-空跨介质航行器的跨域导航方法，该方法应用于第一方面所述的用于水-空跨介质航行器的跨域导航系统，每个航行器上设置有捷联惯性导航模块、多普勒测速仪、超短基线定位模块和北斗卫星导航模块，该方法包括：

8、在所述航行器处于水下环境的情况下，基于所述捷联惯性导航模块、所述多普勒测速仪和所述超短基线定位模块对所述航行器进行定位导航；

9、在航行器处于水面-空中环境的情况下，基于所述捷联惯性导航模块和所述北斗卫星导航模块对所述航行器进行定位导航；

10、在航行器在水-空跨域航行的过程中，基于计算模块接收所述捷联惯性导航模块、所述多普勒测速仪和所述超短基线定位模块发送的航行器在水下的第一航行数据，以及所述捷联惯性导航模块和所述北斗卫星导航模块获取的航向器在水面-空中的第二航行数据，对所述第一航行数据和所述第二航行数据进行处理，基于处理结果对所述航行器进行定位导航。

11、第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现本申请实施例任一所述的用于水-空跨介质航行器的跨域导航方法的步骤。

12、第四方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现本申请实施例任一所述的用于水-空跨介质航行器的跨域导航方法的步骤。

13、第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行本申请实施例任一所述的用于水-空跨介质航行器的跨域导航方法的步骤。

14、本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

15、本申请实施例提供的用于水-空跨介质航行器的跨域导航系统，包括设置于航行器上的捷联惯性导航模块、多普勒测速仪、超短基线定位模块和北斗卫星导航模块，捷联惯性导航模块、多普勒测速仪和超短基线定位模块用于在航行器处于水下环境的情况下进行定位导航；捷联惯性导航模块和北斗卫星导航模块用于航行器处于水面-空中环境的情况下进行定位导航；计算模块，用于航行器在水-空跨域航行的过程中，接收捷联惯性导航模块、多普勒测速仪和超短基线定位模块发送的航行器在水下的第一航行数据，以及捷联惯性导航模块和北斗卫星导航模块获取的航向器在水面-空中的第二航行数据，对第一航行数据和第二航行数据进行处理，基于处理结果对航行器进行定位导航，如此在航行器处于不同的介质区域时，采用不同的定位模块来进行定位，利用计算模块将不同介质区域时的定位模块所获取的航行数据进行处理，以指导航行器在水-空跨介质区域进行航行，如此可确保航行器在水-空跨介质时的正常航行。

16、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种用于水-空跨介质航行器的跨域导航系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

4.一种用于水-空跨介质航行器的跨域导航方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-3任一所述的用于水-空跨介质航行器的跨域导航系统，每个航行器上设置有捷联惯性导航模块、多普勒测速仪、超短基线定位模块和北斗卫星导航模块，该方法包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述第一航行数据和所述第二航行数据进行处理，基于处理结果对所述航行器进行定位导航，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一差值对所述航行器的位置信息进行修正，以及基于所述第二差值对所述航行器的速度信息进行修正，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述第一观测方程、所述第二观测方程和所述状态方程进行融合，得到融合后的位置信息和速度信息，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述马氏距离与预设距离的关系，将所述第一观测方程、所述第二观测方程和所述状态方程进行融合，包括：

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，计算同一时刻下，所述捷联惯性导航模块采集的位置信息与外部观测设备采集的位置信息之间的第一差值，包括：

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，计算同一时刻下，所述捷联惯性导航模块采集的速度信息与外部观测设备采集的速度信息之间的第二差值，包括：

技术总结
本申请公开了一种用于水‑空跨介质航行器的跨域导航系统和方法。该系统包括：安装在航行器上的捷联惯性导航模块、多普勒测速仪、超短基线定位模块和北斗卫星导航模块，捷联惯性导航模块、多普勒测速仪和超短基线定位模块用于在航行器处于水下环境的情况下进行定位导航；捷联惯性导航模块和北斗卫星导航模块用于航行器处于水面‑空中环境的情况下进行定位导航；计算模块，用于航行器在水‑空跨域航行的过程中，接收航行器在水下的第一航行数据，以及航向器在水面‑空中的第二航行数据，对第一航行数据和第二航行数据进行处理，基于处理结果对航行器进行定位导航。实现了航行器的水‑空跨介质定位导航。

技术研发人员：段慧玲,李宏源,林恩凡,吕鹏宇,刘昊轩
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11