CN111024076B - 一种基于仿生偏振的水下组合导航*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于仿生偏振的水下组合导航***，包括水下仿生偏振模块，多普勒计程仪模块，惯性辅助模块，健康监测模块，水下导航信息控制处理器，存储模块，通信模块、电源模块以及接口电路。其中，水下仿生偏振模块采集偏振图像并解算导航信息；多普勒计程仪模块利用多普勒原理估计水下载体三维绝对速度；惯性辅助模块提供水下载体的位姿信息；健康监测模块能够实时监测***健康；水下导航信息控制处理器负责信息融合处理。本发明基于自然界生物偏振感知特性和声多普勒效应实现仿生自主导航，能够为水下载体提供高可靠的位姿信息，适用于陌生海域、GPS拒止等水下环境复杂未知的应用领域。

Description

一种基于仿生偏振的水下组合导航***

技术领域

本发明涉及一种基于仿生偏振的水下组合导航***，基于自然界中生物对偏振信息的感知特性和声多普勒效应，实现了基于仿生偏振的自主导航。水下GPS天然拒止且存在多源干扰，该***能在未知海域复杂环境下为水下载体提供高可靠的位置和姿态信息，具有强自主性、可靠性和环境适应性，适用于水下探测、救援、侦察和反潜等民用和军事用途。

背景技术

自然界中生物具备高超的感知和获取空间运动信息、环境信息和目标信息的能力，它们会感知天空偏振信息在复杂环境中完成自主导航。研究表明，海洋生物也会利用自然光偏振现象在水下完成觅食与归巢活动，它们利用海洋散射光偏振信息中的导航信息实现自身的定位与导航。例如，虾蛄、乌贼和章鱼等海洋生物使用偏振光交流，它们能探测水下偏振光，并解算太阳在天空中的位置进行水下定位导航，有些鱼类利用偏振成像进行水下视觉导航等等。受此类海洋生物自主导航的启发，可设计一种基于仿生偏振的水下组合导航***，在GPS拒止且存在多源干扰的海洋环境中，具有强自主性、高可靠性和极强环境适应性。

目前国内外研究常用的水下组合导航***集中在以惯导***为主，辅以声学导航、重力匹配和地磁导航等导航方式。对于惯性/水声组合导航***，其虽定位精度高，但需提前布设声波应答基阵，隐蔽性差且设备维护困难，不适合未知海域、突发水下任务等场合；对于惯导/重力匹配等地球物理场参数匹配组合导航***，需事先知道目标海域精确的地球物理场信息(重力场、地磁场、深度等)，才可以通过载体传感器实时测量的物理参数值对载体的地理位置、速度和姿态等导航信息进行估计，不适于在未知海域非结构环境下导航定位。而本发明以仿生科学为理论依据，基于仿生偏振和生多普勒效应，设计一种基于仿生偏振的水下组合导航***，无需实现预知任何信息和布设设备，能够在短时间内复杂环境下完成导航定位，应用于水下航行器和机器人等载体完成未知水域水下探测、救援和侦察等紧急任务。基于SINS/DVL/GPS的AUV组合导航***，专利号：201410032817.7，需浮出水面修正惯性导航***姿态积累误差，隐蔽性差，不适用于水下载体在未知水域执行反潜和侦查等军事任务；用于水下载体的地磁辅助惯性导航***，专利号：201120291473.3，使用地磁信息辅助惯性导航，水下地磁场易受干扰，且在未知海域地磁场不确定性大，无法保证位姿信息的高可靠性，并且不具有良好的环境适用性；一种基于SINS/LBL的AUV水下交互辅助定位***及定位方法，专利号：201410621498.3，使用长基线水声定位***辅助定位，姿态长时间积累误差无法修正，且需事先在海底已知位置不知水听器，无法实现未知水域导航定位。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：克服未知海域非结构化复杂环境和水下GPS、无线电信号天然拒止等多源干扰带来的误差和健康伤害，克服传统惯性/偏振导航长时间误差积累，无法满足水下航行器长航时导航需求，克服惯性水声组合导航集成度低和隐蔽性差等缺点，提出一种基于仿生偏振的水下组合导航***，为水下航行器、机器人等载体提供具有高可靠性、强自主性和强适应性的导航定位服务。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：一种基于仿生偏振的水下组合导航***，包括：水下导航信息控制处理器、水下仿生偏振模块、多普勒计程仪模块、健康监测模块、惯性辅助模块、电源模块、接口电路、通信模块、存储模块。其中水下仿生偏振模块包括图像式偏振传感器、RJ45接口和偏振信息处理单元：图像式偏振传感器由鱼眼镜头、滤波转换器、CCD照相***和图像缓存器组成；偏振信息处理单元由图像特征提取分类器、偏振导航信息解算芯片、导航信息滤波器组成；多普勒计程仪模块由声波-速度信息处理器、发射机单元、接收机单元和信号收发合置换能器组成；健康监测模块由温度传感器、压力传感器、深度传感器、泄漏检测单元、过压报警装置、运行时间监测单元和健康监测中心处理器组成；惯性辅助模块包括三轴陀螺仪和三轴加速度计；电源模块由锂电池、电压调整器和稳压模块组成；接口电路包括USART3接口、CAN接口和RS232接口；通信模块包括SPI、USART1和USART2；存储模块包括EEPROM存储器等。

水下仿生偏振模块通过CCD照相***与鱼眼镜头组合，在水下采集天空中图像信息，在图像采集过程中镜头与相机之间安装滤波转换器，以获得宽视角图像信息，相机底部接图像缓存器，用来暂时存储图像信息，RJ45接口负责传感器和处理单元间的通信，处理单元接收到图像后，利用图像特征提取分类器提取图像中偏振信息，然后在偏振导航信息解算芯片中解算水下载体姿态，经滤波后通过USART1通信将姿态信息传输到水下导航信息控制处理器；多普勒计程仪模块中，声波-速度信息处理器驱动发射机单元电路工作，激励信号收发合置换能器发射声波信号，反射回来的信号经换能器和接收机单元处理后，发送到声波-速度信息处理器，估计得到水下载体绝对速度并通过RS232接口传送到水下导航信息控制处理器；健康监测模块实时监测***环境，监控监测中心处理器检测导航***所处的温度、深度和压力，并有过压报警装置提示压力过大，泄漏检测单元实时检测***气密性，运行时间监测单元记录***运行时间，最后将健康信息通过USART2通信传输到水下导航信息控制处理器；惯性辅助模块利用陀螺仪和加速度计测量水下载体的原始导航数据，通过SPI通信将其传输到水下导航信息控制处理器以进行辅助导航；水下导航信息控制处理器将融合水下仿生偏振模块姿态信息、多普勒计程仪模块速度信息、健康监测模块健康信息和惯性辅助模块加计陀螺仪数据，得到水下载体的位置、姿态和速度等导航信息，以帮助载体完成各种水下任务；电源模块分别与水下仿生偏振模块、多普勒计程仪模块、健康监测模块及惯性辅助模块连接，为它们正常运行提供相应的能源；接口电路中USART2接口和CAN接口为预留接口，用于日后其他辅助导航方式的加入和外界数据交换。

所述的水下仿生偏振模块利用图像式偏振传感器采集图像，CCD照相***为阵列式相机，结合鱼眼镜头采集180°视角的水下天空图像，图像各像素点得到四个不同角度的偏振光成像信号，它们分别采集观测方向上0°、45°、90°和135°四个检偏方向下的水中偏振光强度和角度，它们在图像特征提取分类器中被识别提取出来，再通过偏振导航信息解算芯片得到水下载体姿态信息，最后经滤波器处理发送到水下导航信息控制处理器。水下仿生偏振模块中在水中采集宽视角天空图像，能全方位的测量各方向上的偏振信息，在有云遮挡或其他干扰情况下具有良好的环境适应性。

所述的多普勒计程仪模块采用詹纳斯(Janus)四波束配置，换能器基阵以两两对立方式排列，即有前后左右四个同倾斜角度的换能器，计程仪工作时声波-速度信息处理器驱动对立通道发射机单元工作，从而激励相应换能器发射相同的声波信号。除此之外，计程仪模块还采用相控阵技术，海水中的声速会对速度测量产生误差，在利用多普勒原理计算公式上都是假定声速是已知的，实际上声速是随时变化的，海水中声速跟海水的冷热程度有关，同时也受到盐度和其他环境因素影响，采用相控阵技术能够从工作机理上消除声速变化对测速精度的影响。计程仪模块通过多普勒原理估计得到水下载体绝对速度，通过RS232接口将速度信息传输到水下导航信息控制处理器进行导航信息解算。多普勒计程仪模块采用詹纳斯配置和相控阵技术，不仅可以减小由于公式简化和水下载体左右晃动和上下颠簸带来的测速误差，还能从工作机理上消除声速变化对测速精度的影响，具有强自主性、高可靠性和良好的环境适应性。

所述的健康监测模块内置多传感器单元，可以实时采集***所处环境的温度、深度和压力参数，以便***在工作的同时了解自身处境；此外模块内部还配置泄漏检测单元，用来检查***气密性，防止气密性不足给***带来伤害；过压报警装置在压力过大时能提醒***采取措施；运行时间监测单元通过记录***运行时间，为***功能分析提供便利。健康监测模块通过USART2通信将数据发送到水下导航信息控制处理器，最终存储到存储器中。

所述的惯性辅助模块利用三轴陀螺仪和加速度计得到原始导航数据，通过SPI通信将数据传送到水下导航信息控制处理器，经解算处理后进行水下辅助导航。

所述的电源模块分别与各大模块连接，其包含锂电池、电压调整器和稳压模块：锂电池提供整个***的电源；电压调整器调整电压以满足不同模块供电需求；稳压模块可使各输出电压保持稳定，保证***平稳工作。所述电源模块包括：锂电池、电压调整器和稳压模块，能稳定输出3.3V、5V、12V和24V电压，满足不同模块的供电需求。

所述的存储模块与水下导航信息处理器相连，用来存储各模块的原始数据和解算得到的导航数据；存储模块包含一片EEPROM存储器，可满足数据存储需求。

所述水下导航信息控制处理器融合处理各模块导航信息，其中水下仿生偏振模块的姿态信息和惯性辅助模块的姿态信息融合，以修正惯导长时间姿态积累误差；多普勒计程仪模块的绝对速度信息和惯性辅助模块的速度信息融合，以修正惯导长时间位置积累误差。处理器将姿态和位置信息经过卡尔曼滤波后，为水下载体提供高精度的位置、速度、姿态信息。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明利用图像式偏振传感器采集数据图像，图像包含宽视角多观测方向偏振信息，并且在每个观测方向上有四个检偏方向，大大提高了数据信息的冗余度，能够在水下复杂的非结构化环境中完成自主导航，具有很强的自主性和环境适应性。

(2)水下GPS、无线电信号天然拒止，多普勒计程仪以声多普勒原理为理论依据，结合詹纳斯配置方法和相控阵技术，不仅大大削弱了水下载体颠簸和起伏所带来的干扰,而且从工作机理上消除声速变化对测速精度的影响，估计得到水下载体的三维速度信息，具有高可靠性和良好的环境适应性。

(3)未知海域非结构化环境下，水声导航、地形匹配等导航方式受到限制，仿生模块和计程仪模块可以自主获取导航信息，惯性导航辅助导航定位，可以满足水下航行器长航时的需求，并且集成度高，可满足水下航行器隐蔽性任务需求。

附图说明

图1为本发明的结构组成框图；

其中：水下导航信息控制处理器1、水下仿生偏振模块2、多普勒计程仪模块3、健康监测模块4、惯性辅助模块5、电源模块6、接口电路7、通信模块8、存储模块9、偏振信息处理单元10、图像式偏振传感器11、鱼眼镜头12、滤波转换器13、CCD照相***14、图像缓存器15、RJ45接口16、图像特征提取分类器17、偏振导航信息解算芯片18、导航信息滤波器19、健康监测中心处理器20、温度传感器21、压力传感器22、深度传感器23、泄漏检测单元24、过压报警装置25、运行时间监测单元26、声波-速度信息处理器27、发射机单元28、接收机单元29、信号收发合置换能器30、三轴陀螺仪31、三轴加速度计32、锂电池33、电压调整器34、稳压模块35、RS232接口36、CAN接口37、USART3接口38、SPI 39、USART1 40、USART2 41、EEPROM存储器42。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，为本发明的结构组成框图，即一种基于仿生偏振的水下组合导航***包括：

水下导航信息控制处理器1、水下仿生偏振模块2、多普勒计程仪模块3、健康监测模块4、惯性辅助模块5、电源模块6、接口电路7、通信模块8、存储模块9。其中水下仿生偏振模块2包括图像式偏振传感器11、RJ45接口16和偏振信息处理单元10：图像式偏振传感器11由鱼眼镜头12、滤波转换器13、CCD照相***14和图像缓存器15组成；偏振信息处理单元10由图像特征提取分类器17、偏振导航信息解算芯片18、导航信息滤波器19组成；多普勒计程仪模块3由声波-速度信息处理器27、发射机单元28、接收机单元29和信号收发合置换能器30组成；健康监测模块4由温度传感器21、压力传感器22、深度传感器23、泄漏检测单元24、过压报警装置25、运行时间监测单元26和健康监测中心处理器20组成；惯性辅助模块5包括三轴陀螺仪31和三轴加速度计32；电源模块6由锂电池33、电压调整器34和稳压模块35组成；接口电路7包括USART3接口38、CAN接口37和RS232接口36；通信模块8包括SPI 39、USART1 40和USART241；存储模块9包括EEPROM存储器42等。

***上电初始化后，健康监测模块4开始工作：健康监测中心处理器20控制各传感器采集水下载体周围的温度、深度和压力等环境信息，同时泄漏检测单元通过检测***内部压力等手段检查设备整体气密性，控制处理器将上述结果发送到水下导航信息控制处理器1，确保***内外环境安全后，通过串口指令命令各模块工作；运行时间监测单元实时监测***运行情况，以确保***内外安全；***运行期间，实时采集***健康信息，并在必要时做出报警；

水下仿生偏振模块2接到启动指令后，CCD照相***14按设定频率在水下采集图像，拍摄时图像信息经过滤波转换器13去噪处理后，进入相机***，并缓存到图像缓存器15，定时通过RJ45接口传输到偏振信息处理单元10；图像特征提取分类器17接收到来自图像式偏振传感器11的图像信息后，利用stokes矢量算法反向解算偏振度和偏振角，并确定各观测方向上的偏振矢量，偏振导航信息解算芯片18利用偏振矢量叉乘法解算相应时刻的太阳矢量，并通过导航系与载体系之间的坐标转换求取姿态矩阵，从而得到姿态信息，多方向观测解算偏振矢量冗余度高，能够在复杂环境下保证姿态信息解算精度，解算得到的姿态信息经卡尔曼滤波后，通过USART1 40传输到水下导航信息控制处理器1；

多普勒计程仪模块3同时接到启动指令，声波-速度信息处理器27控制发射机单元28按相控阵方式触发内部发射电路，发射电信号，电信号在信号收发合置换能器30转换为声信号后向海底发射，声波信号传播到海底时产生回波，接收机单元29与发射机同时启动，准备接收回波信号，回波信号在信号收发合置换能器30被捕捉，经声信号-电信号转换后，在接收机单元29进行放大、滤波等处理，最后传输到声波-速度信息处理器27，声波-速度信息处理器27根据信号间的频移利用多普勒原理估计水下载体的绝对速度。信号收发合置换能器30采用詹纳斯(Janus)配置，结合相控阵技术估计三维速度信息，可以大大削弱了水下载体颠簸和起伏所带来的干扰,而且从工作机理上消除声速变化对测速精度的影响，速度信息通过RS232接口36传输到水下导航信息控制处理器1；

惯性辅助模块5同时接到启动指令，***内部初始化后，三轴陀螺仪31和三轴加速度计32实时采集角速度和加速度信息，并将导航信息通过SPI 39传输到水下导航信息控制处理器1；

水下导航信息控制处理器1在***初始化完成后，命令健康监测模块4进行健康检查，在接到健康信号回传后，同步触发水下仿生偏振模块2、多普勒计程仪模块3、惯性辅助模块5工作，并按相同频率接收各模块导航信息，惯性辅助模块5的角速度和角速度信息在水下导航信息控制处理器1中解算得到位置、速度和姿态信息：解算得到的姿态信息与水下仿生偏振模块2的姿态信息融合，以修正长时间姿态积累误差；解算得到的速度信息与多普勒计程仪模块3的速度信息融合，以修正长时间姿位置积累误差。位置、速度和姿态信息融合后，经过卡尔曼滤波处理得到准确的导航信息，发送到水下载体中心控制器并储存到存储模块9中，实现水下载体自主导航。

Claims (4)

1.一种基于仿生偏振的水下组合导航***，其特征在于：它包括：水下导航信息控制处理器(1)、水下仿生偏振模块(2)、多普勒计程仪模块(3)、健康监测模块(4)、惯性辅助模块(5)、电源模块(6)、接口电路(7)、通信模块(8)和存储模块(9)；

水下仿生偏振模块(2)能够获取偏振信息，并解算水下载体姿态信息，它包括：图像式偏振传感器(11)、RJ45接口(16)和偏振信息处理单元(10)；图像式偏振传感器(11)负责获取图像信息，并将图像信息发送到偏振信息处理单元(10)；偏振信息处理单元(10)接收来自图像式偏振传感器(11)的图像，提取偏振信息后解算姿态信息，并将姿态信息和偏振信息一起传输到水下导航信息控制处理器(1)；RJ45接口(16)负责图像式偏振传感器(11)和偏振信息处理单元(10)之间的数据传输；

多普勒计程仪模块(3)能够通过声信号的频移估计水下载体的三维绝对速度，其控制换能器发送和接收声波信号，利用多普勒原理估计水下载体的三维绝对速度，并将速度信息通过RS232(36)接口传输到水下导航信息控制处理器(1)；

健康监测模块(4)，由温度传感器(21)、压力传感器(22)、深度传感器(23)、泄漏检测单元(24)、过压报警装置(25)和运行时间监测单元(26)组成；健康监测中心处理器(20)能够实时监测***所处环境的温度、深度和压力信息，同时它还配备泄漏检测单元(24)、过压报警装置(25)和运行时间监测单元(26)，能够在***出现问题时第一时间反应到中心处理器，提醒外界采取保护措施；

惯性辅助模块(5)由三轴陀螺仪(31)和三轴加速度计(32)组成，通过加速度计和陀螺仪采集数据进行辅助导航，并通过SPI(39)通信与水下导航信息控制处理器(1)信息传输；

电源模块(6)，分别与各模块连接，电压经过调整稳压后为各个模块提供正常运转所需能源；

接口电路(7)包括RS232接口(36)、CAN接口(37)和USART3接口(38)；USART3(38)接口和CAN(37)接口为预留接口，为以后接GPS实现水上辅助导航，同时用于水下导航***与外界模块的数据传输；

通信模块(8)包括SPI(39)、USART1(40)和USART2(41)；

存储模块(9)与水下导航信息控制处理器(1)相连，用于***采集的偏振信息、健康信息、惯导数据、计程仪数据以及解算的导航信息的存储；

水下仿生偏振模块(2)利用图像式偏振传感器(11)采集图像式偏振信息，通过RJ45接口(16)通信将偏振图像信息传输到偏振信息处理单元(10)，提取图像各像素点的偏振度和偏振角，解算得到水下载体偏振信息和姿态信息，通过USART1(40)通信传输到水下导航信息控制处理器(1)；多普勒计程仪模块(3)中，声波-速度信息处理器(27)驱动发射机单元(28)内部电路工作，信号收发合置换能器(30)将电信号转换成声波信号，并捕捉反射回来的声信号，将其转换成电信号传输到声波-速度信息处理器(27)，声波-速度信息处理器(27)利用多普勒原理估计水下载体绝对速度，速度信息通过RS232(36)接口传输到水下导航信息控制处理器(1)；健康检测模块(4)内置温度传感器(21)、压力传感器(22)、深度传感器(23)、泄漏检测单元(24)、过压报警装置(25)和运行时间监测单元(26)，各传感器信息在健康检测中心处理器(20)融合处理，通过USART2(41)通信将健康信息传输到水下导航信息控制处理器(1)，实时监测***健康，并能在***健康受到威胁时做出报警；水下导航信息控制处理器(1)负责将水下仿生偏振模块(2)的姿态信息、多普勒计程仪模块(3)的绝对速度信息以及惯性辅助模块(5)的位姿信息融合处理，实现水下自主导航；

所述水下仿生偏振模块(2)包括：图像式偏振传感器(11)、RJ45接口(16)和偏振信息处理单元(10)，其中图像式偏振传感器(11)由鱼眼镜头(12)、滤波转换器(13)、CCD照相***(14)和图像缓存器(15)组成；图像式偏振传感器(11)以阵列式CCD偏振相机为主体，结合鱼眼镜头采集180°视角的水下天空图像，图像各像素点得到四个不同角度的偏振光成像信号，它们分别采集观测方向上0°、45°、90°和135°四个检偏方向下的水中偏振光强度和角度，水下仿生偏振模块中在水中采集宽视角天空图像，能全方位的测量各方向上的偏振信息，在有云遮挡或其他干扰情况下具有良好的环境适应性；

所述水下导航信息控制处理器(1)融合处理各模块导航信息，其中水下仿生偏振模块(2)的姿态信息和惯性辅助模块(5)的姿态信息融合，以修正惯导长时间姿态积累误差；多普勒计程仪模块(3)的绝对速度信息和惯性辅助模块(5)的速度信息融合，以修正惯导长时间位置积累误差；处理器将姿态和位置信息经过卡尔曼滤波后，为水下载体提供高精度的位置、速度、姿态信息；

所述偏振信息处理单元(10)由图像特征提取分类器(17)、偏振导航信息解算芯片(18)和导航信息滤波器(19)组成；图像特征提取分类器(17)接收来自图像式偏振传感器(11)的图像信息，从中提取每个像素点偏振信息，偏振导航信息解算芯片(18)利用提取到的偏振信息解算水下载体的姿态信息，导航信息滤波器(19)对得到的姿态信息进行卡尔曼滤波，最后将滤波处理后信息通过USART1(40)发送到水下导航信息控制处理器(1)；

所述多普勒计程仪模块(3)采用詹纳斯(Janus)配置，信号收发合置换能器(30)共有四个通道，采用相控阵技术触发各通道工作，每个通道在声波-速度信息处理器(27)的控制下，激励换能器发射声波，并捕捉反射回来的声信号，最后利用多普勒原理得到水下载体的绝对速度；

***上电初始化后，健康监测模块(4)开始工作：健康监测中心处理器(20)控制各传感器采集水下载体周围的温度、深度和压力环境信息，同时泄漏检测单元通过检测***内部压力手段检查设备整体气密性，控制处理器将上述结果发送到水下导航信息控制处理器(1)，确保***内外环境安全后，通过串口指令命令各模块工作；运行时间监测单元实时监测***运行情况，以确保***内外安全；***运行期间，实时采集***健康信息，并做出报警；

水下仿生偏振模块(2)接到启动指令后，CCD照相***(14)按设定频率在水下采集图像，拍摄时图像信息经过滤波转换器(13)去噪处理后，进入相机***，并缓存到图像缓存器(15)，定时通过RJ45接口传输到偏振信息处理单元(10)；图像特征提取分类器(17)接收到来自图像式偏振传感器(1)的图像信息后，利用stokes矢量算法反向解算偏振度和偏振角，并确定各观测方向上的偏振矢量，偏振导航信息解算芯片(18)利用偏振矢量叉乘法解算相应时刻的太阳矢量，并通过导航系与载体系之间的坐标转换求取姿态矩阵，从而得到姿态信息，多方向观测解算偏振矢量冗余度高，能够在复杂环境下保证姿态信息解算精度，解算得到的姿态信息经卡尔曼滤波后，通过USART1(40)传输到水下导航信息控制处理器(1)；

多普勒计程仪模块(3)同时接到启动指令，声波-速度信息处理器(27)控制发射机单元(28)按相控阵方式触发内部发射电路，发射电信号，电信号在信号收发合置换能器(30)转换为声信号后向海底发射，声波信号传播到海底时产生回波，接收机单元(29)与发射机同时启动，准备接收回波信号，回波信号在信号收发合置换能器(30)被捕捉，经声信号-电信号转换后，在接收机单元(29)进行放大、滤波处理，最后传输到声波-速度信息处理器(27)，声波-速度信息处理器(27)根据信号间的频移利用多普勒原理估计水下载体的绝对速度；信号收发合置换能器(30)采用詹纳斯(Janus)配置，结合相控阵技术估计三维速度信息，大大削弱了水下载体颠簸和起伏所带来的干扰,而且从工作机理上消除声速变化对测速精度的影响，速度信息通过RS232接口(36)传输到水下导航信息控制处理器(1)；

惯性辅助模块(5)同时接到启动指令，***内部初始化后，惯性辅助模块(5)实时采集角速度和加速度信息，并将导航信息通过SPI39传输到水下导航信息控制处理器(1)；

水下导航信息控制处理器(1)在***初始化完成后，命令健康监测模块(4)进行健康检查，在接到健康信号回传后，同步触发水下仿生偏振模块(2)、多普勒计程仪模块(3)、惯性辅助模块(5)工作，并按相同频率接收各模块导航信息，惯性辅助模块(5)的角速度和加速度信息在水下导航信息控制处理器(1)中解算得到位置、速度和姿态信息：解算得到的姿态信息与水下仿生偏振模块(2)的姿态信息融合，以修正长时间姿态积累误差；解算得到的速度信息与多普勒计程仪模块(3)的速度信息融合，以修正长时间位置积累误差，位置、速度和姿态信息融合后，经过卡尔曼滤波处理得到准确的导航信息，发送到水下载体中心控制器并储存到存储模块(9)中，实现水下载体自主导航。

2.根据权利要求1所述的一种基于仿生偏振的水下组合导航***，其特征在于：所述惯性辅助模块(5)通过三轴陀螺仪(31)和三轴加速度计(32)采集数据，解算得到水下载体的位置、速度和姿态导航信息，并将导航信息通过SPI(39)通信传输到水下导航信息控制处理器(1)进行辅助导航。

3.根据权利要求1所述的一种基于仿生偏振的水下组合导航***，其特征在于：所述电源模块(6)包括：锂电池(33)、电压调整器(34)和稳压模块(35)，能稳定输出3.3V、5V、12V和24V电压，满足不同模块的供电需求。

4.根据权利要求1所述的一种基于仿生偏振的水下组合导航***，其特征在于：所述存储模块(9)采用EEPROM存储器(42)。

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