差分GPS水下立体定位导航系统的时间测量

差分GPS水下立体定位系统是通过测量同一水声信号到达不同浮标的时刻,计算水下收发机到各枚浮标的距离差,实现水下立体双曲线交会定位的。本文对水下立体定位导航系统的数学模型进行了推导。根据差分GPS水下立体定位导航系统的要求对GPS接收机时钟同步进行了详细分析,同时对GPS接收机接口数据输出和支持的三种时间测量方案进行了介绍,并对时间延迟进行了分析。

水下高精度立体定位导航系统

水下GPS定位是国际上近几年发展起来的水下定位高新技术。我国自主研制开发的水下高精度立体定位导航系统将打破发达国家在这一技术上的垄断,填补我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。本文介绍了该系统的构成及其主要设备,对其主要功能及应用前景进行了阐述。

我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介

由国家“863”计划资助的我国首套水下GPS高精度定位导航系统已研制成功,填补了我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。该系统可从水上(海面、沿岸陆地或飞机上)对水下目标跟踪监视和动态定位,还利用GPS技术,实现了水下设备导航、水下目标瞬时水深监测、水下授时、水下工程测量控制和工程结构放样等功能。

基于虚拟仪器技术的水下定位导航系统

在人类对水下世界进行探索和研究工作中,定位导航技术一直是一项重要的研究内容,声学定位系统和GPS系统联合组成的水下GPS系统可以获取载体在水下工作时的更多信息。水下GPS系统是一个跨多学科,包括空间物理学,水声学,GPS技术,坐标系变化等的综合性很强的复杂系统。本文从理论和实际两方面来讨论采用短基线定位系统和GPS系统联合构成的水下GPS系统,并用虚拟仪器技术来实现。

DGPS水下立体定位系统的解析求解算法

差分GPS水下立体定位系统通过测量目标到两个浮标的距离差来进行空间定位,由于这种双曲线定位模型在进行迭代计算时容易发散,所以本文根据空间浮标和目标的空间几何关系,提出了一种空间双曲线交会的直接算法,该方法能够直接求解目标点的空间坐标,且不存在定位结果的发散问题。

高精度水下定位导航系统研制成功

在国家“863”计划的支持下,我国科学家在短短两年时间内成功研制出国内第一套水下高精度定位导航系统。连日来在浙江千岛湖进行的试验表明,在水深45米左右的水域,系统的水平定位精度达到5厘米,测深精度为30厘米。

高精度水下定位导航系统

中国测绘科学研究院和中国船舶重工集团公司第715研究所自主研制加工了48块信号处理板、控制板，研制出了水下导航收发机等一系列仪器设备，完成了30多项关键技术测试和试验。

水下机器人定位导航技术发展现状与分析

水下定位导航是提供水下机器人的姿态、速度、位置等信息的技术,它是水下机器人顺利完成各种水下任务的前提。水下环境繁杂多变,单一的定位导航技术必然不能满足远航程、多目标、高精度的需求,未来水下智能机器人的导航系统融合了多种技术的组合导航方式。论文就基本的水下定位导航方式与组合导航方式进行了论述,描述了水下定位导航技术的发展进程,比较了中外学者的研究方法和进展,分析了目前研究的瓶颈以及技术难点,结合水声通信、人工智能算法等渐渐成熟的技术为今后的研究指出了方向,可供后续水下机器人定位导航系统研究参考。

英国BAE Systems研发精准深海定位导航系统

近日，美国国防高级研究计划局（DARPA）宣布了一项计划，授予英国BAESystems公司研发“深海定位导航系统”（POSYDON）项目的合同，旨在为美国海军实现深海导航提供新方式，为水下航行器提供精确的导航信息。BAESystems公司表示：“BAESystems在水下主动定位系统和被动定位系统拥有超过40年的经验。

我国研制出水下高精度导航和定位系统

中同测绘科学研究院与中国船舶重工集团公司715所共同承手日的国家863计划项目——“差分GPS水下立体定位系统研制”获得成功，这是周内第一套水下高精度导航和定位系统，是继美同、德国和法国之后，我国科学家自主研制开发的精度好、功能强、自动化程度高的GPS水下立体定位系统。该系统的成功研制，打破了发达国家对水下高精度定位技术的垄断，填补了我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。

水下通信导航试验系统框架设计

针对综合定位导航授时体系建设需求,本文提出了水下通信导航试验系统框架设计。介绍了水下通信导航试验系统体系架构,主要包括观测系统、运控系统以及用户系统,以及三者之间的关系;探讨了水下通信导航运控系统的总体设计及其核心——信息处理系统的组成;面向未来水下定位导航授时发展需求,以构建“协同、可靠、安全、稳健、优化”的运控系统为目标,给出了运控系统发展中需要攻克的空天地海一体化通信技术、基于云平台的大规模数据处理技术、基于人工智能的复杂系统任务调度技术、基于区块链的数据安全共享技术以及弹性化服务等关键技术。

DARPA研发水下导航系统

2月20日，美国高级研究计划局（DARPA）投资研发的“深海定位导航系统”（POSYDON）综合运用水下声波信号、水面浮标、水下信标或节点、GPS信号，能够快速的确定水下执行任务的元人系统的位置坐标，并将数据传输回水面舰艇或潜艇的指挥控制系统。POSYDON目前正在进行第一阶段的研发工作，由DARPA和BAE等公司合作完成。POSYDON将增加水下平台的安全性，降低暴露自身的概率。

基于非平行系统的水下图像转化模型

针对水下三维重建成像时图像失真的问题,提出一种基于非平行双目视觉系统的转化条件和转化模型,将摄像机透过平面防水罩拍摄的水下图像转化为摄像机与目标间无水存在的一般空气图像.当摄像机焦点在水与空气分界面处时,水下图像和空气图像像素间存在一一对应关系,当摄像机焦点位于水面外时,该模型在物距远大于焦距及焦点沿z轴方向与折射面距离的情况下仍成立.实验利用特征点三维坐标重建验证模型的正确性,结果显示,利用本文方法重建的三维坐标和实际三维坐标相比,x、y、z轴方向的重建误差平均值分别为2.23%,1.51%,1.10%,表明该模型转化后的图像可采用空气中的图像处理方法,为空气中的三维重建方法应用于水下的探索提供理论依据.

基于粒子群优化的水下成像系统标定

摄像机在水下拍摄时,经过不同介质的成像光线会发生折射,小孔成像模型不再成立,现有标定方法无法准确标定系统参量.针对此问题,本文提出一种基于粒子群优化的水下成像系统标定方法.在空气中应用张正友平面标定法得到摄像机内、外参量,通过求取特征点间相对定位距离,建立系统对水中物体的标定评价函数,并用粒子群算法对其优化,从而标定得到光心到防水罩距离、防水罩平面法向量和防水罩厚度.结果表明:基于粒子群标定算法得到的相对定位误差平均值分别为1.99%和0.62%,而应用高阶畸变折射补偿法得到的相对定位误差平均值分别为3.29%和2.68%;当被测物位于不同拍摄距离以及改变不同姿态时,由本文算法得到的相对定位误差均低于高阶畸变折射补偿法,且本文提出的标定算法可以得到高准确度的系统参量,为水下视觉研究提供了可靠的参量依据.

水下文物立体化安全监控框架研究

当前水下文物的安全正遭受着盗捞及盗挖等重大安全威胁,构建水下文物立体化安全监控系统具有重要的意义。本文在水下文物安全监控相关研究的基础上,通过整合雷达监控、视频监控和声呐监控等多系统的综合应用,对立体化安全监控系统的组成、系统框架和关键技术进行了研究。弥补了单一系统的不足,实现了各个系统的优势互补,有利于特定水域水下文物全方位、全天候、无盲区、无漏洞的动态监管。

基于形态图的UVMS水下三维目标识别

水下机器人-机械手系统(UVMS)在对水下目标进行自主或半自主作业时,首要及关键的一步是进行目标识别。由于水下环境的特殊性,水下视距很小,光学成像具有噪声大、对比度差等特点;上述因素使得基于局部特征的目标识别对尺度、旋转、光线等变化的敏感度大大增加。借助立体视觉及航向传感器信息,利用水下三维目标的变尺度形态图方法可靠地实现了水下目标识别,并通过实验对该方法进行了验证。

俄、美新型水下导航系统发展分析

2016年12月上旬,俄圣彼得堡海洋仪器康采恩表示,已完成研制新型水下导航定位系统。这种定位系统能在北极冰层以下工作,综合运用超短波通信和水声通信等方式,可与空中、水面和陆地的控制中心实时交换信息,并借助深海浮标,为无人潜航器（UUV）提供米级以下的高精度导航定位服务。与此同时,美军也在进行相关工作。俄美新型水下导航系统未来一旦服役,

水下DGPS高精度定位系统

随着我国资源战略由陆地走向海洋，海洋资源开发技术在国家发展中占据十分重要的战略地位。海洋高精度定位导航系统是海洋开发活动与海洋高技术发展的基本支撑。随着全球定位系统等技术的应用，美、法、德等国家近年来相继攻关了水下高精度定位技术，发展高效、经济、布网灵活、作业范围广、能同时执行多个水下目标的水下高精度导航定位系统。