一種深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時(shí)一體化方法及系統(tǒng) 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明涉及深海探測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時(shí)一體化方法及系統(tǒng)。 背景技術(shù) [0002] 高質(zhì)量深海通信定位導(dǎo)航授時(shí)是深?？臻g站、深海載人潛水器、深海無(wú)人遙控潛水器、深海自主航行器等大型深海運(yùn)載器進(jìn)入深海、探測(cè)深海和開(kāi)發(fā)深海的關(guān)鍵。然而，不論是歐美日俄等傳統(tǒng)海洋強(qiáng)國(guó)，還是中韓印等新興海洋國(guó)家，無(wú)一例外地采用相互分離的通信系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、同步時(shí)鐘(原子鐘)分別為深海運(yùn)載器提供通信、定位、導(dǎo)航、時(shí)間服務(wù)。各系統(tǒng)相互獨(dú)立直接導(dǎo)致各分離系統(tǒng)的時(shí)間、空間基準(zhǔn)不統(tǒng)一，增加了信息融合難度，降低了導(dǎo)航定位精度；科考船對(duì)深海運(yùn)載器定位，然后水聲通信將定位結(jié)果發(fā)送給深海運(yùn)載器，導(dǎo)致深海運(yùn)載器獲得自身位置信息更新率低、延時(shí)大。傳統(tǒng)通信定位導(dǎo)航系統(tǒng)和工作模式存在固有缺陷，直接影響了深海運(yùn)載器在深海科考、環(huán)境調(diào)查、資源開(kāi)發(fā)中的作業(yè)效率。 [0003] 近年來(lái)，隨著深海高新技術(shù)裝備的大力發(fā)展，對(duì)便捷水聲通信、實(shí)時(shí)/高更新率/低功耗/高精度定位、高精度/容錯(cuò)導(dǎo)航、精確授時(shí)的需求正在變得愈加迫切與廣泛。 發(fā)明內(nèi)容 [0004] 本發(fā)明的目的是提供一種深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時(shí)一體化方法及系統(tǒng)，從根本上解決水聲通信實(shí)用性不足、導(dǎo)航定位精度低下、無(wú)授時(shí)功能等問(wèn)題，提高深海運(yùn)載器的水下作業(yè)效率。 [0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案： [0006] 一種深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時(shí)一體化方法，所述一體化方法應(yīng)用于深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時(shí)一體化裝置，所述裝置包括水面監(jiān)控平臺(tái)、深海運(yùn)載器和科考船/岸基監(jiān)控中心，所述一體化方法包括： [0007] 獲取水面監(jiān)控平臺(tái)的經(jīng)緯度和時(shí)間信息； [0008] 將水面監(jiān)控平臺(tái)的經(jīng)緯度和所述時(shí)間信息以水聲通信的方式下發(fā)至深海運(yùn)載器； [0009] 通過(guò)深海運(yùn)載器解碼通信信息，獲取水面監(jiān)控平臺(tái)發(fā)射通信信息時(shí)的經(jīng)緯度和時(shí)間； [0010] 獲取深海運(yùn)載器接收到通信信息的時(shí)間； [0011] 根據(jù)水面監(jiān)控平臺(tái)發(fā)射通信信息的時(shí)間和深海運(yùn)載器接收到通信信息的時(shí)間，得到傳播時(shí)延； [0012] 獲取所述深海運(yùn)載器的聲速剖面和所述深海運(yùn)載器深度； [0013] 根據(jù)所述聲速剖面、所述深海運(yùn)載器深度和所述傳播時(shí)延，構(gòu)建本征聲線； [0014] 根據(jù)所述本征聲線和所述深海運(yùn)載器深度，得到水面監(jiān)控平臺(tái)與深海運(yùn)載器的水平距離； [0015] 獲取所述水面監(jiān)控平臺(tái)相對(duì)于所述深海運(yùn)載器的精確方位角； [0016] 根據(jù)所述傳播時(shí)延、所述方位角和所述深海運(yùn)載器深度確定所述深海運(yùn)載器相對(duì)所述水面監(jiān)控平臺(tái)的相對(duì)位置信息； [0017] 根據(jù)所述相對(duì)位置信息和所述水面監(jiān)控平臺(tái)經(jīng)緯度信息計(jì)算所述深海運(yùn)載器的絕對(duì)位置信息； [0018] 獲取所述深海運(yùn)載器的慣性導(dǎo)航信息和多普勒計(jì)程儀信息； [0019] 將所述水面監(jiān)控平臺(tái)的經(jīng)緯度信息、所述水平距離、所述絕對(duì)位置信息、所述慣性導(dǎo)航信息和所述多普勒計(jì)程儀信息進(jìn)行融合校正，得到組合導(dǎo)航信息； [0020] 將所述深海運(yùn)載器組合導(dǎo)航信息和所述深海運(yùn)載器狀態(tài)信息等以水聲通信的方式向上發(fā)送至所述深海運(yùn)載器水面監(jiān)控平臺(tái)； [0021] 通過(guò)所述深海運(yùn)載器水面監(jiān)控平臺(tái)解碼通信信息，獲取所述深海運(yùn)載器深海運(yùn)載器發(fā)射的通信信息，并通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給科考船/岸基監(jiān)控中心； [0022] 所述水面監(jiān)控平臺(tái)和所述深海運(yùn)載器同時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)射授時(shí)聲脈沖信號(hào)，并接收對(duì)方發(fā)送的授時(shí)聲脈沖信號(hào)； [0023] 測(cè)量所述水面監(jiān)控平臺(tái)發(fā)射授時(shí)聲脈沖信號(hào)的時(shí)間以及所述水面監(jiān)控平臺(tái)接收到所述深海運(yùn)載器發(fā)射的授時(shí)聲脈沖信號(hào)的時(shí)間，記為第一時(shí)間間隔； [0024] 測(cè)量所述深海運(yùn)載器發(fā)射授時(shí)聲脈沖信號(hào)的時(shí)間以及所述深海運(yùn)載器接收到所述水面監(jiān)控平臺(tái)發(fā)射的授時(shí)聲脈沖信號(hào)的時(shí)間，記為第二時(shí)間間隔； [0025] 根據(jù)所述第一時(shí)間間隔和所述第二時(shí)間間隔，計(jì)算所述水面監(jiān)控平臺(tái)和所述深海運(yùn)載器的時(shí)間差； [0026] 根據(jù)所述時(shí)間差對(duì)所述深海運(yùn)載器的時(shí)鐘進(jìn)行授時(shí)。 [0027] 可選的，根據(jù)所述水面監(jiān)控平臺(tái)發(fā)射通信信息的時(shí)間和所述深海運(yùn)載器接收到通信信息的時(shí)間，得到傳播時(shí)延，具體包括： [0028] 根據(jù)所述深海運(yùn)載器通信解碼獲得的所述水面監(jiān)控平臺(tái)發(fā)射通信信息的時(shí)刻和所述深海運(yùn)載器接收到通信信息的時(shí)刻，確定水聲通信信號(hào)的傳播時(shí)延。 [0029] 可選的，根據(jù)所述聲速剖面、所述深海運(yùn)載器深度和所述傳播時(shí)延，得到水面監(jiān)控平臺(tái)與深海運(yùn)載器的水平距離，具體包括： [0030] 根據(jù)所述聲速剖面、所述深海運(yùn)載器深度和所述傳播時(shí)延，構(gòu)建本征聲線； [0031] 根據(jù)所述本征聲線和所述深海運(yùn)載器深度采用勾股定理，得到所述水面監(jiān)控平臺(tái)與所述深海運(yùn)載器的水平距離。 [0032] 可選的，獲取所述水面監(jiān)控平臺(tái)相對(duì)于所述深海運(yùn)載器的精確方位角，具體包括：

1.一種深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時(shí)一體化方法，其特征在于，所述一體化方法應(yīng)用于深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時(shí)一體化裝置，所述裝置包括水面監(jiān)控平臺(tái)、深海運(yùn)載器和科考船/岸基監(jiān)控中心，所述一體化方法包括： 獲取水面監(jiān)控平臺(tái)的經(jīng)緯度和時(shí)間信息； 將水面監(jiān)控平臺(tái)的經(jīng)緯度和所述時(shí)間信息以水聲通信的方式下發(fā)至深海運(yùn)載器； 通過(guò)深海運(yùn)載器解碼通信信息，獲取水面監(jiān)控平臺(tái)發(fā)射通信信息時(shí)的經(jīng)緯度和時(shí)間； 獲取深海運(yùn)載器接收到通信信息的時(shí)間； 根據(jù)水面監(jiān)控平臺(tái)發(fā)射通信信息的時(shí)間和深海運(yùn)載器接收到通信信息的時(shí)間，得到傳播時(shí)延； 獲取所述深海運(yùn)載器的聲速剖面和所述深海運(yùn)載器深度； 根據(jù)所述聲速剖面、所述深海運(yùn)載器深度和所述傳播時(shí)延，構(gòu)建本征聲線； 根據(jù)所述本征聲線和所述深海運(yùn)載器深度，得到水面監(jiān)控平臺(tái)與深海運(yùn)載器的水平距離； 獲取所述水面監(jiān)控平臺(tái)相對(duì)于所述深海運(yùn)載器的精確方位角； 根據(jù)所述傳播時(shí)延、所述方位角和所述深海運(yùn)載器深度確定所述深海運(yùn)載器相對(duì)所述水面監(jiān)控平臺(tái)的相對(duì)位置信息； 根據(jù)所述相對(duì)位置信息和所述水面監(jiān)控平臺(tái)經(jīng)緯度信息計(jì)算所述深海運(yùn)載器的絕對(duì)位置信息； 獲取所述深海運(yùn)載器的慣性導(dǎo)航信息和多普勒計(jì)程儀信息； 將所述水面監(jiān)控平臺(tái)的經(jīng)緯度信息、所述水平距離、所述絕對(duì)位置信息、所述慣性導(dǎo)航信息和所述多普勒計(jì)程儀信息進(jìn)行融合校正，得到組合導(dǎo)航信息； 將所述深海運(yùn)載器組合導(dǎo)航信息和所述深海運(yùn)載器狀態(tài)信息以水聲通信的方式向上發(fā)送至所述水面監(jiān)控平臺(tái)； 通過(guò)所述水面監(jiān)控平臺(tái)解碼通信信息，獲取所述深海運(yùn)載器發(fā)射的通信信息，并通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給科考船/岸基監(jiān)控中心； 所述水面監(jiān)控平臺(tái)和所述深海運(yùn)載器同時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)射授時(shí)聲脈沖信號(hào)，并接收對(duì)方發(fā)送的授時(shí)聲脈沖信號(hào)； 測(cè)量所述水面監(jiān)控平臺(tái)發(fā)射授時(shí)聲脈沖信號(hào)的時(shí)間以及所述水面監(jiān)控平臺(tái)接收到所述深海運(yùn)載器發(fā)射的授時(shí)聲脈沖信號(hào)的時(shí)間，記為第一時(shí)間間隔； 測(cè)量所述深海運(yùn)載器發(fā)射授時(shí)聲脈沖信號(hào)的時(shí)間以及所述深海運(yùn)載器接收到所述水面監(jiān)控平臺(tái)發(fā)射的授時(shí)聲脈沖信號(hào)的時(shí)間，記為第二時(shí)間間隔； 根據(jù)所述第一時(shí)間間隔和所述第二時(shí)間間隔，計(jì)算所述水面監(jiān)控平臺(tái)和所述深海運(yùn)載器的時(shí)間差； 根據(jù)所述時(shí)間差對(duì)所述深海運(yùn)載器的時(shí)鐘進(jìn)行授時(shí)。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海運(yùn)載器通信定位導(dǎo)航授時(shí)一體化方法，其特征在于，所述根據(jù)所述水面監(jiān)控平臺(tái)發(fā)射通信信息的時(shí)間和所述深海運(yùn)載器接收到通信信息的時(shí)間，得到傳播時(shí)延，具體包括：