无固定参考点的载人潜水器在惯性坐标系中的定位方法

摘要

本发明是涉及载人潜水器在海洋中定位技术，具体的说是一种无固定参考点的载人潜水器在惯性坐标系中的定位方法。本发明先确定一个固定坐标，然后确定某时刻的母船和载人潜水器的惯性坐标，载人潜水器这个时刻的位置作为初始值(新的固定坐标系原点)，进行载人潜水器的航迹推算，然后把载人潜水器的每点坐标变换到惯性坐标系坐标。本发明解决了以前因投放固定信标而增加了作业难度、作业时间和作业风险问题。解决了使用固定水声信标，跟踪载人潜水器范围小的问题。

主权项

1.一种无固定参考点的载人潜水器在惯性坐标系中的定位方法，其特征在于：确定固定坐标系(E-XYZ)，其中母船为原点E，EZ指向地心，水平面采用北东坐标系；定义动坐标系(o-xyz)，动坐标系与载人潜水器固联在一起；载人潜水器动坐标系和定坐标系间的变换可以表示为： $\stackrel{·}{\eta }=J\left(\eta \right)V---\left(1\right)$其中：η＝[X，Y，Z]^T，V＝[u，v，w]^T， $J\left(\eta \right)=\left[\begin{array}{ccc}\cos \theta ·\cos \psi & -\sin \theta & 0\\ \sin \theta ·\cos \psi & \cos \theta & 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right],$X、Y、Z表示载人潜水器在固定坐标系中的坐标，u、v、w表示载人潜水器沿动坐标系三轴的速度，θ表示载人潜水器的航向角，ψ表示载人潜水器纵倾角；将固定坐标转化到惯性坐标系中，用经纬度表示载人潜水器的坐标；载人潜水器在惯性坐标系中的经纬度坐标值为： $L=L_o-\frac{360}{R}·Y---\left(2\right)$其中，(λ₀，L₀)是作业母船起始位置的经纬度坐标，由母船上的GPS接收机接收，X，Y是载人潜水器在固定坐标系中的坐标值，R为地球半径，(λ，L)是载人潜水器在惯性坐标系中的坐标；以某一时刻载人潜水器在惯性坐标系中的经纬度坐标(λ₁，L₁)作为航迹推算的初始值，以这点为新的固定坐标系原点(0，0)，用载人潜水器的坐标变换式(1)进行航迹推算，求出载人潜水器在新的固定坐标中坐标值(x，y)，再用公式(2)求出载人潜水器在惯性坐标系中的经纬度坐标(λ，L)。