超短基线定位系统在ROV动力定位中应用的可行性研究

以英国Sonardyne 公司的超短基线(U lt ra2Sho rt Base L ine) 为研究对象, 研究了该系统在各种情况下的重复定位精度, 以及将该系统应用于水下机器人动力定位的可能性. 实验结果表明, 即使存在姿态偏差, 如果通过姿态传感器进行动态补偿, 该系统仍能获得很好的重复定位精度, 可以满足水下机器人动力定位的需要.缆控水下机器人(Remo tely Operated V eh icle,ROV ) 在海上石油工业、军事等领域正发挥越来越重要的作用. 为了适应水下复杂的作业环境、提高水下机器人的水下作业精度, 要求水下机器人具有高精度动力定位能力. 目前, 水下机器人的水下定位方法有三种[ 6 ]: 一是采用锚定法, 这种方法定位过程中不需要动力, 定位精度不高, 抗流能力不强, 水下机器人的作业范围受到限制. 二是主从手定位方法, 这种定位方法要求水下机器人安装两个机械手, 一个称为主手负责水下作业, 另一个称为从手, 作业过程中, 从手抓持水下某固定目标, 由于从手上安装有位置及姿态传感器, 水下机器人与固定目标的相对位置可以通过从手上的传感器获得, 从而保持水下机器人和固定目标间的相对位置保持不变. 这种动力定位方法的优点是定位精度高, 可以达到毫米级定位. 其不足之处在于对水下作业环境要求较高, 机动性差. 三是以超短基线作为位置传感器, 并辅以其他的姿态传感器(罗盘、深度计等) , 组成组合导航系统, 其中, 超短基线定位系统为水下机器人提供位置数据(X 、Y、Z , H) , 深度和方位信息同时可以由深度传感器和罗盘获得, 将传感器的信息和超短基线的信息经过滤波综合, 可以得到精度更高的位置信息,从而保证水下机器人相对某一固定目标的位置和姿态保持不变, 实现动力定位. 这种定位方法定位精度低于主从手定位方法, 但是由于这种定位方式只受脐带电缆约束, 所以机动范围相对较大, 可以适应深海复杂的作业环境, 是目前普遍采用的一种水下动力定位方法. 本文的目的是以现有的英Sonardyne公司的超短基线(U lt ra2Sho rt Base L ine) 为研究对象, 通过水池以及湖试试验论证该超短基线系统应用于水下机器人动力定位的可能性.