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      我國首套水下高精導(dǎo)航系統(tǒng)

      [ 07-12-18 16:56 ]  太平洋汽車網(wǎng)  來源: 其他    責(zé)任編輯: lidu

        質(zhì)量控制是系統(tǒng)開發(fā)關(guān)鍵

        水下GPS系統(tǒng)是GPS系統(tǒng)和水下聲學(xué)系統(tǒng)的集成,主要由差分GPS基準(zhǔn)站、水下收發(fā)機(jī)、GPS浮標(biāo)和船基控制中心等四部分組成。

        “該系統(tǒng)可以將水面浮標(biāo)看成是GPS衛(wèi)星,水聲信號看成是GPS無線電信號,水下目標(biāo)看成GPS接收機(jī),水下目標(biāo)在水中可以任意移動,系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)定位。同時,系統(tǒng)各部分采用無線連接。水中通過水聲信號,水面采用無線電信號,所以該系統(tǒng)稱為水下GPS系統(tǒng)。”

        程鵬飛介紹說,當(dāng)水上用戶需要跟蹤水下目標(biāo)時,就從數(shù)據(jù)控制中心的監(jiān)控界面向水下導(dǎo)航收發(fā)機(jī)(安裝在水下目標(biāo)上)發(fā)送定位請求信號,水下導(dǎo)航收發(fā)機(jī)激活后向GPS浮標(biāo)發(fā)射定位信號,GPS浮標(biāo)將水聲定位信號、浮標(biāo)姿態(tài)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、GPS信號等信息進(jìn)行調(diào)制后發(fā)送到數(shù)據(jù)控制中心。數(shù)據(jù)控制中心將GPS基準(zhǔn)站差分信號與以上信息融合處理后計算出水下目標(biāo)的位置,并動態(tài)顯示水下目標(biāo)在大地測量坐標(biāo)系中的位置。

        同樣道理,當(dāng)水下目標(biāo)需要導(dǎo)航時,水下用戶通過用戶接口激活安裝在水下目標(biāo)上的水下導(dǎo)航收發(fā)機(jī),向GPS浮標(biāo)發(fā)射定位信號,同時向數(shù)據(jù)控制中心發(fā)射導(dǎo)航請求信號。數(shù)據(jù)控制中心將信息融合處理后計算出水下目標(biāo)的位置,經(jīng)調(diào)制后發(fā)射到水下導(dǎo)航收發(fā)機(jī)。

        該系統(tǒng)不僅可以從水上(海面、沿岸陸地或飛機(jī)上)對水下目標(biāo)跟蹤監(jiān)視和動態(tài)定位,還實現(xiàn)了水下設(shè)備導(dǎo)航、水下目標(biāo)瞬時水深監(jiān)測、水下授時、水下工程測量控制和施工放樣等功能。

        水下GPS系統(tǒng)是一項綜合大地測量、水聲工程、無線電、海洋設(shè)備與機(jī)械工程和海洋物理等多學(xué)科復(fù)雜的系統(tǒng)工程。系統(tǒng)研制過程的質(zhì)量控制是成功開發(fā)系統(tǒng)的關(guān)鍵。

        為此,項目組以系統(tǒng)工程為指導(dǎo),形成水下GPS系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)體系,并在此基礎(chǔ)上,建立了系統(tǒng)研制全部過程的量化質(zhì)量控制體系。在研制過程中,項目組始終關(guān)注著關(guān)鍵技術(shù)的研制開發(fā)、子系統(tǒng)接口與集成、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與集成的質(zhì)量,從而保證了水下GPS系統(tǒng)的研制開發(fā)按照事先設(shè)計的總體方案順利進(jìn)行,并突破了多項技術(shù)難關(guān)。如自主研制加工的信號處理板、控制板累積48塊,進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)測試與局部試驗30多項,在研制過程中幾乎沒有出現(xiàn)較大工作量的返工,特別是系統(tǒng)集成與聯(lián)調(diào)工作基本一次到位,湖上試驗也一次獲得初步成功。

        “差分方法”居世界領(lǐng)先

        物體的定位包括空間和時間精度,系統(tǒng)時鐘同步技術(shù)成為進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。

        GPS浮標(biāo)是水下定位系統(tǒng)的核心部分。浮標(biāo)本身要有精確的定位,因為它是水下目標(biāo)定位的“參照物”。但是,與陸地標(biāo)志不同,水面浮標(biāo)隨時漂移,如何實現(xiàn)高精度的動態(tài)定位是項目組面臨的難題。

          “國外水下GPS系統(tǒng)采用的是高精度時間基準(zhǔn),又稱原子鐘。但我們認(rèn)為,原子鐘不僅體積大、造價高,而且難以消除誤差累積。”程鵬飛說,項目組采用“差分方法”巧妙地解決了這個難題。

        系統(tǒng)的水面浮標(biāo)一般有4個。水下目標(biāo)發(fā)射定位信號,水面各個浮標(biāo)接收同一水下信號的時間不同。“利用這一現(xiàn)象,就像求解方程式一樣,求解出浮標(biāo)的時間基準(zhǔn)。”程鵬飛說,該項目由此被稱為“差分GPS水下立體定位系統(tǒng)”。

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