水下导航定位系统在水下作业中的应用

【摘要】水下导航定位技术是一种集成了导航测姿、水声定位、GPS定位的综合性技术，可广泛应用于水下作业中，如引导潜水员进行打捞、对水下目标进行精确定位等等。介绍了水下导航定位系统的组成结构，以及在水下作业中的应用。

【关键词】超短基线；水声定位；导航测姿；水下作业

1.引言

由于深水区域往往能见度较低，且水下周围一般没有参照物，因此潜水员在进行打捞、救助等水下作业活动时，常常会无法准确辨别自身所处位置，无法获知与工作船、打捞目标之间的相对位置关系，给水下作业带来一定困难。为提高水下搜索作业效率，实现指挥员对潜水员的实时监控，需要配备水下导航定位系统，对潜水员的绝对位置进行精确定位，并引导潜水员进行水下作业。

铝合金框架2.水下导航定位系统的组成

水下导航定位系统一般主要由超短基线水声定位系统（USBL）、导航测姿系统、GPS系统以及潜水导航系统组成。如图1同轴电缆接头所示。

图1 水下导航定位系统组成

2.1 超短基线水声定位系统

超短基线水声定位系统主要由超短基线声基阵、声信标以及水声定位处理计算机组成。超短基线声基阵向水下发送询问信号，声信标接收到询问信号后，向超短基线声基阵发送应答信号，水声定位处理计算机根据超短基线各基元接收到的应答信号的延时，来解算声信标的相对距离和方位，从而对声信标进行定位[1]。声信标一般安装在待定位设备上或者由潜水员随身携带。

图2 法国iXSea公司研制的GAPS

图2是法国iXSea公司研制的GAPS墨水生产（检查井井座>预付费智能电表Global Acoustic Positioning System）超短基线水声定位系统，该系统主要由超短基线水声定位基阵、GPS定位系统以及Octans光纤罗经。

GAPS系统的精度较高，且无需对导航测姿系统以及GPS定位系统进行校准，但其造价昂贵，用于一般水下作业性价比较低。

图3 Scout+超短基线水声定位系统眼模