超短基线系统在ROV水下定位的应用研究
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应用广泛。 利用 Ｒ Ｖ进 行 水 下 定 位 目前 通 用 的 方 法 是 Ｏ
（ Ｓ Ｌ 。该 型 Ｕ Ｂ ＵＢ） Ｓ Ｌ采 用 的 是 Ｔ ｔ ｈ Ｍ ｃ ｎ ｉ ｃ ｆｅ ｉ ｏ ｒ
Ｎ ｖ 司生 产 的 ，硬 件 部 分 由水 下 传 感 器 组 件 、 ａ公
水 面传感 器组件 以及信 号接 口箱组 成 ，如 图 １ 所 示 。水下传 感器组件 中 ，主要部 分是短 基线
定位 系统
．
Ｏ ｅｎ ｃａ Ｍｏｕｅ ８ Ｓｉ（ ｅｒｈ一 寻 。 ｄ ｌ Ｖ ｉ Ｓａｃ 搜 ｓ
Ｉｅｔ ｃｔ ｎ 识别 。Ｉｔ ｖｎｉ 一 预 ）是 一 款 ｄｎｉ ａ ｏ 一 ｉ ｆ ｉ ｎｅ ｅｔ ｎ 干 ｒ ｏ
塞 上趟陵 垫韭箜 簋 盈 ３ ９
一 攀 嫩
跟 踪 等 功 能 ， １作 流 程 以及 硬 件 结 构 框 网 如 图 ＝ ２所 示 。该 水 下 定位 系 统 工 作 深 度 ７ ０ ５ ｍ，典 型 水平跟 踪距 离５０ ０ ｍ，典 型 垂 直 距 离 １０ ５ ｍ，距
个水 听器 ，此外 ，还包括 了倾角传 感器 、压力
从而提高对水下定位作业 的认识 。
二 、 Ｏｃ ａ ｄ ｌｓ Ｖ８ Ｓｌ ＲＯＶ 水 下 ｅ ｎ Ｍｏ ｕｅ ｉ型
传感ห้องสมุดไป่ตู้器和 电子 罗盘测量 信号接收器等 。信号 接
口箱 的输入 口直接与水 面传感器组件 相连 ，输 出 口可 以通过 Ｒ ２ ２Ｒ ４ ５总线 与后台便携 式 Ｓ ３／ ｓ ８ 计算机相连 ，通过软件处理 进行水 下准确定位 ， 并 可通过 Ｇ Ｓ信号输入 。实现水 下导航 、航线 Ｐ
下 工作 载体 。 Ｏ ｅｎ Ｍ ｄ ｌ ８ Ｓｉ 以 配 备 在 大 、 中 ｃａ ｏｕｅ Ｖ ｉ可 ｓ
在实施 水 中消 防作业 、沉船 打捞等救 捞任 务 之前 ，首要 的任务 是要 确切 定位 水 下 目标 、 了解 水下情况 。对海底 失事船艇及 其他沉 没物 的水 下定位是 一项关键且 高难度 的作 业 ，水 下 定位 一般是在 概位搜 索的基础上 ，利用声 纳船
务 ；通 过 配 置 水 下 作 业 工 具 ，可 进 行 多 种 援 潜
越来越广泛 的应用 。
水 下 运 载 器 （ ｎ ｅｗ ｔ ｅｉｅ 能 在 水 Ｕ ｄｒ ａ ｒＶ ｈｃ ） ｅ ｌ 下 游 动 、携 带 特 定 器 具 以 执 行 、完 成 特 定 任 务 的 各 种 用 途 的运 载 器 的统 称 。 远 距 离 操 作 潜 水 器 （ ｍｏｅ ｐ ｒ ｅ ｅｉｅ Ｒｅ ｔｙ Ｏ ｅ ｔ Ｖ ｈｃ ，简 称 Ｒ Ｖ） ｌ ａｄ ｌ Ｏ ，这
及 单 （ ）船 拖 扫 方 法 并 经 潜 水 员 水 下 探 摸 确 双
定沉 船 的具体 位置 。随着 水下机器人 技术 的成
熟 ．利 用 水 下 机 器 人 进 行 水 下 定 位 作 业 也 得 到
型打捞 救 生船上 ，与其 它装 备配合 执 行 ３ ０ｍ ０ 以浅 的援 潜救 生 和打捞 沉船 （ ） 艇 、飞机 、导 弹 、鱼雷 和有经济 、战略价值 的沉物等 重要任
叫 一睦啵睁 … ∞ 一 一
口
刘伯 运
刘燕红
邱金水
王京 齐
一
、
概 述
多用途 、开放 和采用模块 化设 计 的水 下遥控机 器人 。该 型机 器人 可搭 载 多种传 感器 和设 备 。 如各种 固定安装摄 像机 、拱形 透 明罩安 装摄像 头 、Ｈ Ｄ高 清摄 像 头 和静 态 摄像 头 、 卤素灯 、 Ｌ Ｄ照明灯 、声 纳 、机械手 和各种传感 器 ，可 Ｅ 根据用 户工作 的需要配置 成专业 的 、完 美 的水
离精度 ： ２ ，方向精度： 。 ± ｍ ±３ ，工作波束宽
度 ：１０。 ８ ，位置上传 速率 ：０５ 一１ 。 ．ｓ ０ ｓ
●＼
水下传感器组件 水两传感器组 件 信 接 ｔ箱 ｌ
代 的定位系统能组合使 用以上技术。
长 基 线 水 声 定 位 系 统 的 基 阵 长 度 在 几 公 里 到 几 十 公 里 ．长 基 线 定 位 能 在 宽 广 的 区域 内提 供 高 精 度 的位 置 。它 需 要 至 少 ３ 应 答 器 组 成 个
可以测量水 下机器人本 体 的横倾 和纵倾 ；电子
罗 盘 ，用 来 测 定 艏 向 角 ：压 力 传 感 器 通 过 机 器
人所处位置 的压力与水面压力差来确定其深度 。
水 面传感 器组件 主要部 分是 短基线 定位 声纳 ５
象 ，介绍 水下定位 的原理 、特点 ，同时对使 用 过程 中影响定位精度性能 的主要 因素进行 分析 ．
主要用 于支持水下 调查研究 。此后 ，这类 系统 便 在为拖体 。Ｒ Ｖ等水下 目标 的定位 中成 为 了 Ｏ
重 要角色。 在 声 学 定 位 系 统 中 ，按 照 接 收 基 阵 的 尺 度 或 应 答 器 基 阵 的 基 线 长 度 来 分 类 ，水 声 定 位 技 术 可 以分 为 ｉ 种 ：长 基 线 定 位 （ Ｂ ） Ｌ Ｌ ，短 基 线 定 位 （Ｂ ） 和超 短 基线 定 位 （ Ｓ Ｌ ，有 些 现 ＳＬ ＵＢ ）
救生种水 下作业 ；通 过配置水下 照相机 、声纳
等设备 ．可执行水下搜索 、水下观察 等作业 。
Ｖ ｉ水 下 定 位 利 用 超 短 基 线 定 位 系 统 ８Ｓ ｉ
类水 下机器人 的最大优 点是母船 可以为其 源源 不断 地提供能 源 ，因此 ，它能在水下 长时 间地 工作 ，并 且可 以安装机械 手等作业工 具 ，因此
定 位 声 纳 的应 答 器 ；此 外 ，还 包 括 倾 角 传 感 器 ，
利用水声传感器对 Ｒ Ｖ本体位置进行 测量 ，并 Ｏ 辅以其他的姿态传感器， 组成 组合导航系统， 可以 得到 高精度 的水 下位置信息 。本文 以海军 防救
部 队 配 备 的 Ｏ ｅｎ Ｍ ｄ ｌ ８Ｓｉ Ｒ Ｖ 为 对 ｃａ ｏ ｕ ｓＶ ｉ型 Ｏ ｅ
（ Ｓ Ｌ 。该 型 Ｕ Ｂ ＵＢ） Ｓ Ｌ采 用 的 是 Ｔ ｔ ｈ Ｍ ｃ ｎ ｉ ｃ ｆｅ ｉ ｏ ｒ
Ｎ ｖ 司生 产 的 ，硬 件 部 分 由水 下 传 感 器 组 件 、 ａ公
水 面传感 器组件 以及信 号接 口箱组 成 ，如 图 １ 所 示 。水下传 感器组件 中 ，主要部 分是短 基线
定位 系统
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跟 踪 等 功 能 ， １作 流 程 以及 硬 件 结 构 框 网 如 图 ＝ ２所 示 。该 水 下 定位 系 统 工 作 深 度 ７ ０ ５ ｍ，典 型 水平跟 踪距 离５０ ０ ｍ，典 型 垂 直 距 离 １０ ５ ｍ，距
个水 听器 ，此外 ，还包括 了倾角传 感器 、压力
从而提高对水下定位作业 的认识 。
二 、 Ｏｃ ａ ｄ ｌｓ Ｖ８ Ｓｌ ＲＯＶ 水 下 ｅ ｎ Ｍｏ ｕｅ ｉ型
传感ห้องสมุดไป่ตู้器和 电子 罗盘测量 信号接收器等 。信号 接
口箱 的输入 口直接与水 面传感器组件 相连 ，输 出 口可 以通过 Ｒ ２ ２Ｒ ４ ５总线 与后台便携 式 Ｓ ３／ ｓ ８ 计算机相连 ，通过软件处理 进行水 下准确定位 ， 并 可通过 Ｇ Ｓ信号输入 。实现水 下导航 、航线 Ｐ
下 工作 载体 。 Ｏ ｅｎ Ｍ ｄ ｌ ８ Ｓｉ 以 配 备 在 大 、 中 ｃａ ｏｕｅ Ｖ ｉ可 ｓ
在实施 水 中消 防作业 、沉船 打捞等救 捞任 务 之前 ，首要 的任务 是要 确切 定位 水 下 目标 、 了解 水下情况 。对海底 失事船艇及 其他沉 没物 的水 下定位是 一项关键且 高难度 的作 业 ，水 下 定位 一般是在 概位搜 索的基础上 ，利用声 纳船
务 ；通 过 配 置 水 下 作 业 工 具 ，可 进 行 多 种 援 潜
越来越广泛 的应用 。
水 下 运 载 器 （ ｎ ｅｗ ｔ ｅｉｅ 能 在 水 Ｕ ｄｒ ａ ｒＶ ｈｃ ） ｅ ｌ 下 游 动 、携 带 特 定 器 具 以 执 行 、完 成 特 定 任 务 的 各 种 用 途 的运 载 器 的统 称 。 远 距 离 操 作 潜 水 器 （ ｍｏｅ ｐ ｒ ｅ ｅｉｅ Ｒｅ ｔｙ Ｏ ｅ ｔ Ｖ ｈｃ ，简 称 Ｒ Ｖ） ｌ ａｄ ｌ Ｏ ，这
及 单 （ ）船 拖 扫 方 法 并 经 潜 水 员 水 下 探 摸 确 双
定沉 船 的具体 位置 。随着 水下机器人 技术 的成
熟 ．利 用 水 下 机 器 人 进 行 水 下 定 位 作 业 也 得 到
型打捞 救 生船上 ，与其 它装 备配合 执 行 ３ ０ｍ ０ 以浅 的援 潜救 生 和打捞 沉船 （ ） 艇 、飞机 、导 弹 、鱼雷 和有经济 、战略价值 的沉物等 重要任
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刘伯 运
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概 述
多用途 、开放 和采用模块 化设 计 的水 下遥控机 器人 。该 型机 器人 可搭 载 多种传 感器 和设 备 。 如各种 固定安装摄 像机 、拱形 透 明罩安 装摄像 头 、Ｈ Ｄ高 清摄 像 头 和静 态 摄像 头 、 卤素灯 、 Ｌ Ｄ照明灯 、声 纳 、机械手 和各种传感 器 ，可 Ｅ 根据用 户工作 的需要配置 成专业 的 、完 美 的水
离精度 ： ２ ，方向精度： 。 ± ｍ ±３ ，工作波束宽
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水下传感器组件 水两传感器组 件 信 接 ｔ箱 ｌ
代 的定位系统能组合使 用以上技术。
长 基 线 水 声 定 位 系 统 的 基 阵 长 度 在 几 公 里 到 几 十 公 里 ．长 基 线 定 位 能 在 宽 广 的 区域 内提 供 高 精 度 的位 置 。它 需 要 至 少 ３ 应 答 器 组 成 个
可以测量水 下机器人本 体 的横倾 和纵倾 ；电子
罗 盘 ，用 来 测 定 艏 向 角 ：压 力 传 感 器 通 过 机 器
人所处位置 的压力与水面压力差来确定其深度 。
水 面传感 器组件 主要部 分是 短基线 定位 声纳 ５
象 ，介绍 水下定位 的原理 、特点 ，同时对使 用 过程 中影响定位精度性能 的主要 因素进行 分析 ．
主要用 于支持水下 调查研究 。此后 ，这类 系统 便 在为拖体 。Ｒ Ｖ等水下 目标 的定位 中成 为 了 Ｏ
重 要角色。 在 声 学 定 位 系 统 中 ，按 照 接 收 基 阵 的 尺 度 或 应 答 器 基 阵 的 基 线 长 度 来 分 类 ，水 声 定 位 技 术 可 以分 为 ｉ 种 ：长 基 线 定 位 （ Ｂ ） Ｌ Ｌ ，短 基 线 定 位 （Ｂ ） 和超 短 基线 定 位 （ Ｓ Ｌ ，有 些 现 ＳＬ ＵＢ ）
救生种水 下作业 ；通 过配置水下 照相机 、声纳
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Ｖ ｉ水 下 定 位 利 用 超 短 基 线 定 位 系 统 ８Ｓ ｉ
类水 下机器人 的最大优 点是母船 可以为其 源源 不断 地提供能 源 ，因此 ，它能在水下 长时 间地 工作 ，并 且可 以安装机械 手等作业工 具 ，因此
定 位 声 纳 的应 答 器 ；此 外 ，还 包 括 倾 角 传 感 器 ，
利用水声传感器对 Ｒ Ｖ本体位置进行 测量 ，并 Ｏ 辅以其他的姿态传感器， 组成 组合导航系统， 可以 得到 高精度 的水 下位置信息 。本文 以海军 防救
部 队 配 备 的 Ｏ ｅｎ Ｍ ｄ ｌ ８Ｓｉ Ｒ Ｖ 为 对 ｃａ ｏ ｕ ｓＶ ｉ型 Ｏ ｅ