CN111366962A - 一种深远海低成本长航时协同导航定位*** - Google Patents

一种深远海低成本长航时协同导航定位*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种深远海低成本长航时协同导航定位***。岸基监控中心将路径规划方案发送给波浪滑翔器；波浪滑翔器根据路径规划方案，跟随水下航行器航行，并且将波浪滑翔器的状态信息与水下航行器的状态信息实时反馈至岸基监控中心；岸基监控中心根据波浪滑翔器的状态信息与水下航行器的状态信息实时调整路径规划方案；波浪滑翔器与水下航行器上分别安装水声通信机，用于两者之间的信息交互，波浪滑翔器通过卫星取自身位置和时间信息，并以水声通信的方式下发给水下航行器，供水下航行器解算两者之间的水平距离，用于辅助水下航行器上的MEMS传感器进行导航定位。采用本发明的***能够实现深远海低成本长航时协同导航定位。

Description

一种深远海低成本长航时协同导航定位***
技术领域
本发明涉及导航定位领域，特别是涉及一种深远海低成本长航时协同导航定位***。
背景技术
导航定位是深远海长航程AUV、Glider等水下航行器进入深远海、探测深远海的关键通用配套技术。然而，由于海水对电磁波的强烈衰减，使得全球导航卫星***(GNSS)无法直接应用于水下航行器，给水下导航定位，特别是深远海导航定位带来了独特的挑战。因此，必须选择其他的方式进行水下导航定位。
几十年来，国内外研究与应用最广泛的是基于海洋“重”装备的船舶-水下航行器协同导航定位***。这类协同***通常利用船载超短基线对水下航行器进行导航定位，需要水面船舶跟随航行，阻碍了水面船舶同时在其他海域执行任务。超短基线定位数据需要通过水声通信的方式发送给水下航行器，存在较大的延迟，增大了与水下航行器在线导航数据进行融合的难度。此外，声学换能器阵与姿态传感器的分离式安装不可避免的存在安装偏差，必须通过海上标定试验来校正。而每次校正都需要选择合适的海域，并耗费大量的时间、人力和物力。随着水下航行器向低成本、长航时和集群化方向发展，以及海洋观测对多台套深远海水下航行器立体组网、协同观测的强烈需求，基于海洋“重”装备的船舶-水下航行器协同导航定位***已经越来越难以满足实际应用需求。
正是基于上述背景，人们开始研究基于海洋“中”装备的水下协同导航定位***。典型协同***包括无人船-水下航行器协同导航定位***、主从式水下航行器协同导航定位***。无人船-水下航行器协同***以水面无人船作为信息中继，通过水声通信的方式将无人船的位置信息发送给水下航行器，并同步完成测距，利用距离信息约束水下航行器上惯导***。通常水下航行器上安装有高精度捷联惯导***、多普勒计程仪等，共同构成惯性基组合导航***。类似的，在主从式水下航行器协同***中，主水下航行器可以利用装备的高精度导航设备进行精确定位，从水下航行器装备低精度、低成本导航设备，需融合主从水下航行器之间的距离量测进行水下导航定位。与海洋“重”装备水下协同导航定位***相比，这类协同***可以较大程度的降低使用成本。然而，无人船的续航能力是有限的(珠海云洲M80B无人船的续航能力为30小时，其他型号的续航能力大都在10小时左右)，难以满足长时间工作的需要；主水下航行器不仅需要配备昂贵的导航定位设备(通常也需要水面船舶的支持)，而且其水下作业时间也是有限的(几十～数百小时)。因此，海洋“中”装备水下协同导航定位***仍然难以满足低成本、长航时导航定位的需求。
随着深远海水下航行器向低成本、长航时、集群化方向发展，以及海洋观测对多台套水下航行器立体组网、协同观测的强烈需求，现有的基于海洋“重”、“中”装备的水下协同导航定位***已经越来越难以满足实际应用需求，人们对低成本、长航时导航定位的需求正在变得愈加迫切与广泛。因此，亟需一种深远海低成本长航时协同导航定位***。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种深远海低成本长航时协同导航定位***。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种深远海低成本长航时协同导航定位***，包括：依次连接的岸基监控中心、波浪滑翔器和水下航行器，所述岸基监控中心用于将路径规划方案发送给所述波浪滑翔器；所述波浪滑翔器用于根据所述路径规划方案，跟随所述水下航行器航行，并且将所述波浪滑翔器的状态信息与所述水下航行器的状态信息实时反馈至所述岸基监控中心；所述岸基监控中心用于根据所述波浪滑翔器的状态信息与所述水下航行器的状态信息实时调整路径规划方案；所述波浪滑翔器与所述水下航行器上分别安装水声通信机，用于两者之间的信息交互，所述波浪滑翔器通过卫星获取自身位置和时间信息，并以水声通信的方式下发给所述水下航行器，供所述水下航行器解算两者之间的水平距离，用于辅助所述水下航行器上的MEMS传感器进行导航定位。
可选的，所述岸基监控中心包括第一卫星通信单元、信息处理单元和显示器；
所述第一卫星通信单元分别与所述信息处理单元和所述波浪滑翔器连接，所述第一卫星通信单元用于将所述波浪滑翔器发来的波浪滑翔器的状态信息和水下航行器的状态信息转发至所述信息处理单元，同时接收所述信息处理单元的指令，并发送给所述波浪滑翔器；所述信息处理单元用于对所述波浪滑翔器的路径进行规划，并将路径规划方案通过所述第一卫星通信单元发送给所述波浪滑翔器；所述显示器与所述信息处理单元连接，所述显示器用于显示所述水下航行器的状态信息、所述波浪滑翔器的状态信息和路径规划信息。
可选的，所述波浪滑翔器包括第二卫星通信单元、卫星定位单元、第一水声通信机、路径规划处理单元、表面声速计和第一原子钟；
所述第二卫星通信单元通过卫星与所述第一卫星通信单元连接；所述第二卫星通信单元与所述第一水声通信机连接，所述第二卫星通信单元用于将所述信息处理单元发出的指令通过所述第一卫星通信单元转发给所述第一水声通信机，或者转发所述第一水声通信机接收的水下航行器状态信息；所述第二卫星通信单元与所述路径规划处理单元连接，所述第二卫星通信单元用于接收来自所述信息处理单元发来的路径规划方案，或将所述波浪滑翔器路径规划方案的执行情况反馈给所述显示器；
所述卫星定位单元与所述第一水声通信机连接，所述卫星定位单元用于为所述第一水声通信机提供波浪滑翔器的经度、维度和时间信息；所述卫星定位单元与所述路径规划处理单元连接，所述卫星定位单元用于为所述路径规划处理单元提供波浪滑翔器的经度、维度和时间信息；所述卫星定位单元与所述第一原子钟连接，所述卫星定位单元用于实时校正所述第一原子钟随时间的漂移；
所述第一水声通信机与所述卫星定位单元连接，所述第一水声通信机用于以高更新率将所述卫星定位单元提供的波浪滑翔器经度、维度和时间信息下发至所述水下航行器，或者接收所述水下航行器发来的水声通信信息；所述第一水声通信机与所述第二卫星通信单元连接，所述第一水声通信机通过所述第二卫星通信单元接收来自所述第一卫星通信单元发来的指令，或者将所述水下航行器状态信息发送给岸基监控中心；
所述路径规划处理单元与所述第二卫星通信单元连接，所述路径规划处理单元通过所述第二卫星通信单元接收来自所述第一卫星通信单元发来的路径规划方案，或将所述波浪滑翔器路径规划方案执行情况反馈给所述岸基监控中心；
所述表面声速计与所述第一水声通信机连接，所述表面声速计用于提供表层声速信息，并通过所述第一水声通信机发送给所述水下航行器；
所述第一原子钟与所述第一水声通信机连接，所述第一原子钟用于为所述第一水声通信机提供时间基准。
可选的，所述水下航行器包括第二水声通信机、MEMS传感器和组合导航信息融合单元；
所述第二水声通信机与所述第一水声通信机通过水声通信连接，所述第二水声通信机用于接收所述第一水声通信机发来的波浪滑翔器经度、维度和时间信息，并通过测量水声通信信号在所述波浪滑翔器和所述水下航行器之间的传播时间，解算两者之间的水平距离，或者将所述水下航行器的状态信息发送至所述波浪滑翔器；所述第二水声通信机与所述组合导航信息融合单元连接，所述第二水声通信机用于将解算得到的水平距离信息发送给所述组合导航信息融合单元；
所述MEMS传感器与所述组合导航信息融合单元连接，所述MEMS传感器作为组合导航的基础，为所述组合导航信息融合单元提供初始位置、速度和航向惯性导航信息，或接收所述组合导航信息融合单元生成的真实组合导航信息，用于校正所述MEMS传感器的误差累积，以及所述MEMS传感器的初始化；
所述组合导航信息融合单元与所述第二水声通信机连接，所述组合导航信息融合单元接收所述第二水声通信机提供的所述波浪滑翔器与所述水下航行器之间的水平距离信息；所述组合导航信息融合单元与所述MEMS传感器连接，所述组合导航信息融合单元接收所述MEMS传感器提供的初始导航信息；所述组合导航信息融合单元将所述水平距离信息和所述初始导航信息进行信息融合，通过所述水平距离信息来约束所述MEMS传感器的发散。
可选的，所述水下航行器还包括深度计，所述深度计与所述组合导航信息融合单元连接，所述深度计用于为所述组合导航信息融合单元提供深度信息。
可选的，所述水下航行器还包括声速计，所述声速计与所述第二水声通信机连接，所述声速计用于与表层声速信息、历史声速剖面数据集进行融合，生成新的声速剖面，为所述第二水声通信机提供实时声速剖面信息。
可选的，所述水下航行器还包括第二原子钟，所述第二原子钟分别与所述第二水声通信机、所述MEMS传感器、所述组合导航信息融合单元、所述深度计和所述声速计连接，所述第二原子钟用于为所述第二水声通信机、所述MEMS传感器、所述组合导航信息融合单元、所述深度计和所述声速计提供时间基准。
可选的，所述第一水声通信机和所述第二水声通信机均为双向水声通信机，所述第一水声通信机以高更新率向所述第二水声通信机发送水声通信测距信息，所述第二水声通信机以低更新率向所述第一水声通信机发送所述水下航行器的状态信息。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提出了深远海低成本长航时协同导航定位***，通过对各设备的协同整合与深度融合，取长补短，达到深远海低成本、长航时协同导航定位的目的，从而解决现有导航定位***成本高、不适合长时间工作等瓶颈问题。与现有的基于海洋“重”、“中”装备的水下协同导航定位***相比，本发明海洋“轻”装备的协同导航定位***成本低、使用时间长，具有明显的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明深远海低成本长航时协同导航定位***结构图；
图2为本发明岸基监控中心组成示意图；
图3为本发明波浪滑翔器组成示意图；
图4为本发明水下航行器组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
现有的水下导航定位以高精度捷联惯导***或航位推算***为核心，辅以多普勒计程仪、压力深度计、磁罗经、以及水声定位、地球场匹配定位等，共同构成惯性基组合导航***。但是高精度的惯导***不仅价格昂贵(>80万元)，而且能耗高(平均功耗在几十瓦左右)；地球场匹配定位需要预先获得作业区域的背景场数据，应用受到很大限制；长基线和超短基线等水声定位方法可以为水下航行器提供绝对位置信息，但均受到其独特结构的制约，且价格昂贵(>200万元)。现有的导航定位***不仅使用成本高昂，而且难以满足长时间工作的需要，直接影响了水下航行器在深远海科考、环境调查、资源开发中的作业效率。
随着深远海水下航行器向低成本、长航时、集群化方向发展，以及海洋观测对多台套水下航行器立体组网、协同观测的强烈需求，现有的基于海洋“重”、“中”装备的水下协同导航定位***已经越来越难以满足实际应用需求，人们对低成本、长航时导航定位的需求正在变得愈加迫切与广泛。因此，亟需一种深远海低成本长航时协同导航定位***。
而近年来，波浪滑翔器、水声通信机和MEMS传感器等海洋“轻”装备取得了长足的发展。波浪滑翔器作为一款不受能源限制可长期大范围作业，且无需维护的低成本自主操作平台，已经在海洋观测方面获得了广泛的应用。水声通信技术的进步，使得在传输发射机相关信息的同时，能够准确测量水声信号的传播时延，用于辅助导航定位。微电子技术和硅处理技术的进步，使得以MEMS传感器为代表机械传感器已经重新进入惯导***的舞台。
基于上述海洋“轻”装备，本发明提出基于波浪滑翔器、水声通信机、MEMS传感器等海洋“轻”装备的协同导航定位***，通过对各设备的协同整合与深度融合，取长补短，达到深远海低成本、长航时协同导航定位的目的，从而解决现有导航定位***成本高、不适合长时间工作等瓶颈问题。
图1为本发明深远海低成本长航时协同导航定位***结构图。如图1所示，一种深远海低成本长航时协同导航定位***包括：依次连接的岸基监控中心1、波浪滑翔器2和水下航行器3，岸基监控中心1用于将路径规划方案发送给波浪滑翔器2；波浪滑翔器2用于根据所述路径规划方案，跟随水下航行器3航行，并且将波浪滑翔器2的状态信息与水下航行器3的状态信息实时反馈至岸基监控中心1；岸基监控中心1用于根据波浪滑翔器2的状态信息与水下航行器3的状态信息实时调整路径规划方案；波浪滑翔器2与水下航行器3上分别安装水声通信机，用于两者之间的信息交互，波浪滑翔器2通过卫星取自身位置和时间信息，并以水声通信的方式下发给水下航行器3(高更新率，1秒1次)，供水下航行器3解算两者之间的水平距离，用于辅助水下航行器3上的MEMS传感器进行导航定位。
图2为本发明岸基监控中心组成示意图；图3为本发明波浪滑翔器组成示意图；图4为本发明水下航行器组成示意图。如图2-4所示，岸基监控中心1包括第一卫星通信单元1-1、信息处理单元1-2和显示器1-3。波浪滑翔器2包括第二卫星通信单元2-1、卫星定位单元2-2、第一水声通信机2-3、路径规划处理单元2-4、表面声速计2-5和第一原子钟2-6。水下航行器3包括第二水声通信机3-1、MEMS传感器3-2、组合导航信息融合单元3-3、深度计3-4、声速计3-5、第二原子钟3-6。
岸基监控中心1的主要功能是：
(1)将岸基监控中心1的路径规划方案发送给波浪滑翔器2。
(2)将岸基监控中心1的指令发送给波浪滑翔器2，并由波浪滑翔器2发送给水下航行器3。
(3)接收波浪滑翔器2发来的路径评估数据，用于更新将岸基监控中心1的路径规划方案。
(4)接收波浪滑翔器2发来的水下航行器状态信息，如位置、能耗、姿态、报警信息等。信息处理单元1-2和显示器1-3主要用于波浪滑翔器2的路径规划，并直观显示波浪滑翔器2和水下航行器3的位置、能耗、姿态、报警信息等。
波浪滑翔器2作为水下航行器3和岸基监控中心1之间的信息枢纽。其主要功能是：
(1)通过卫星定位单元获取波浪滑翔器的经度、维度和时间信息。
(2)通过水声通信机以高更新率(如1秒1次)向水下航行器3发送水声通信测距信息，并以低更新率(如60分钟1次)接收来自水下航行器3的水声通信信息。
(3)与岸基监控中心1通过卫星通信进行信息交互。
(4)根据路径规划方案，按照合理的路径航行，确保波浪滑翔器2与水下航行器3之间持续可靠的水声通信信息交互。
水下航行器3的主要功能是：
(1)通过水声通信机接收来自波浪滑翔器2发来的水声通信测距信息。
(2)通过测量水声通信测距信号的传播时间，解算波浪滑翔器2与水下航行器3之间的水平距离。
(3)将水下航行器3状态信息以低更新率(如60分钟1次)发送至波浪滑翔器2。
(4)将解算得到的水平距离信息和MEMS传感器初始导航信息进行信息融合，通过水平距离信息来约束MEMS传感器的发散。
在水下航行器导航定位***中，导航定位以服务水下航行器3为主，波浪滑翔器2和岸基监控中心1为辅。
第一卫星通信单元1-1与岸基监控中心1的信息处理单元1-2连接，将波浪滑翔器2发来的水下航行器3信息转发至信息处理单元1-2，同时接收信息处理单元1-2的指令，并发送给波浪滑翔器2。信息处理单元1-2与岸基监控中心1的卫星通信单元1-1连接，信息处理单元1-2用于处理波浪滑翔器2发来的波浪滑翔器2和水下航行器3状态信息，并将人工输入的指令，通过第一卫星通信单元1-1发送给波浪滑翔器2。信息处理单元1-2主要用于对波浪滑翔器2的路径进行规划，并将路径规划方案通过第一卫星通信单元1-1发送给波浪滑翔器2。显示器1-3与岸基监控中心1的信息处理单元连接，用于显示水下航行器和波浪滑翔器的状态信息，以及路径规划信息。
第二卫星通信单元2-1通过卫星与第一卫星通信单元1-1连接，进行交互通信。第二卫星通信单元2-2与第一水声通信机2-3连接，将岸基监控中心1发来的指令发给第一水声通信机2-3，或者转发第一水声通信机2-3接收的水下航行器3状态信息。第二卫星通信单元2-2与路径规划处理单元2-4连接，接收来自岸基监控中心1发来的路径规划方案，或将波浪滑翔器2路径规划方案执行情况反馈给岸基监控中心1。
卫星定位单元2-2与第一水声通信机2-3连接，为后者提供波浪滑行器2的经度、维度和时间信息。卫星定位单元2-2与路径规划处理单元2-4连接，为后者提供波浪滑行器2的经度、维度和时间信息；卫星定位单元2-2与第一原子钟2-6连接，为后者随时间的漂移提供实时校正。
第一水声通信机2-3与卫星定位单元2-2连接，以高更新率(如1秒1次)将后者提供的波浪滑翔器2经度、维度和时间信息下发至水下航行器3，或者接收水下航行器3发来的水声通信信息；第一水声通信机2-3与第二卫星通信单元2-1连接，通过后者接收来自第一卫星通信单元1-1发来的指令，或者将水下航行器3状态信息发送给岸基监控中心1。
路径规划处理单元2-4与第二卫星通信单元2-1连接，路径规划处理单元2-4接收来自岸基监控中心1发来的路径规划方案，或将波浪滑翔器2路径规划方案执行情况反馈给岸基监控中心1。
表面声速计2-5与与第一水声通信机2-3连接，表面声速计2-5用于提供表层声速剖面信息，并通过第一水声通信机2-3发送给水下航行器3。
第一原子钟2-6与第一水声通信机2-3连接，第一原子钟2-6用于提供时间基准。第一原子钟2-6与卫星定位单元2-2连接，用于实时校正第一原子钟2-6随时间的漂移。
第二水声通信机3-1与第一水声通信机2-3通过水声通信连接，用于接收后者发来的波浪滑翔器2经度、维度和时间信息，并通过测量水声通信信号在波浪滑翔器2和水下航行器3之间的传播时间，解算两者之间的水平距离，或者将水下航行器3状态信息发送至波浪滑翔器2；第二水声通信机3-1与组合导航信息融合单元3-3连接，用于将解算得到的水平距离信息发送给组合导航信息融合单元3-3。
MEMS传感器3-2与组合导航信息融合单元3-3连接，MEMS传感器3-2作为组合导航的基础，为后者提供初始位置、速度、航向等惯性导航信息，或接收后者生成的真实组合导航信息，用于校正MEMS传感器3-2的误差累积，以及MEMS传感器3-2的初始化。
组合导航信息融合单元3-3与第二水声通信机3-1连接，组合导航信息融合单元3-3接收后者提供的波浪滑翔器2与水下航行器3之间的水平距离信息。组合导航信息融合单元3-3与MEMS传感器3-2连接，组合导航信息融合单元3-3接收后者提供的初始导航信息。组合导航信息融合单元3-3将水平距离信息和初始导航信息进行信息融合，通过水平距离信息来约束MEMS传感器3-2的发散。
深度计3-4与组合导航信息融合单元3-3连接，为后者提供深度信息。声速计3-5与第二水声通信机3-1连接，与表层声速信息、历史声速剖面数据集进行融合，生成新的声速剖面，为后者提供实时声速剖面信息。
第二原子钟3-6分别与第二水声通信机3-1、MEMS传感器3-2、组合导航信息融合单元3-3、深度计3-4和声速计3-5连接，第二原子钟3-6用于为第二水声通信机3-1、MEMS传感器3-2、组合导航信息融合单元3-3、深度计3-4和声速计3-5提供时间基准。
第一水声通信机2-3和第二水声通信机3-1均为双向水声通信机，第一水声通信机2-3以高更新率(如1秒1次)向第二水声通信机3-1发送水声通信测距信息，第二水声通信机3-1以低更新率(如60分钟1次)向第一水声通信机2-3发送水下航行器3状态信息。
本发明提出了基于波浪滑翔器、水声通信机、MEMS传感器等海洋“轻”装备的协同导航定位***，通过对各设备的协同整合与深度融合，取长补短，达到深远海低成本、长航时协同导航定位的目的，从而解决现有导航定位***成本高、不适合长时间工作等瓶颈问题。与现有的基于海洋“重”、“中”装备的水下协同导航定位***相比，本发明海洋“轻”装备的协同导航定位***成本低、使用时间长，具有明显的优势。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种深远海低成本长航时协同导航定位***，其特征在于，包括：依次连接的岸基监控中心、波浪滑翔器和水下航行器，所述岸基监控中心用于将路径规划方案发送给所述波浪滑翔器；所述波浪滑翔器用于根据所述路径规划方案，跟随所述水下航行器航行，并且将所述波浪滑翔器的状态信息与所述水下航行器的状态信息实时反馈至所述岸基监控中心；所述岸基监控中心用于根据所述波浪滑翔器的状态信息与所述水下航行器的状态信息实时调整路径规划方案；所述波浪滑翔器与所述水下航行器上分别安装水声通信机，用于两者之间的信息交互，所述波浪滑翔器通过卫星获取自身位置和时间信息，并以水声通信的方式下发给所述水下航行器，供所述水下航行器解算两者之间的水平距离，用于辅助所述水下航行器上的MEMS传感器进行导航定位。
2.根据权利要求1所述的深远海低成本长航时协同导航定位***，其特征在于，所述岸基监控中心包括第一卫星通信单元、信息处理单元和显示器；
所述第一卫星通信单元分别与所述信息处理单元和所述波浪滑翔器连接，所述第一卫星通信单元用于将所述波浪滑翔器发来的波浪滑翔器的状态信息和水下航行器的状态信息转发至所述信息处理单元，同时接收所述信息处理单元的指令，并发送给所述波浪滑翔器；所述信息处理单元用于对所述波浪滑翔器的路径进行规划，并将路径规划方案通过所述第一卫星通信单元发送给所述波浪滑翔器；所述显示器与所述信息处理单元连接，所述显示器用于显示所述水下航行器的状态信息、所述波浪滑翔器的状态信息和路径规划信息。
3.根据权利要求2所述的深远海低成本长航时协同导航定位***，其特征在于，所述波浪滑翔器包括第二卫星通信单元、卫星定位单元、第一水声通信机、路径规划处理单元、表面声速计和第一原子钟；
所述第二卫星通信单元通过卫星与所述第一卫星通信单元连接；所述第二卫星通信单元与所述第一水声通信机连接，所述第二卫星通信单元用于将所述信息处理单元发出的指令通过所述第一卫星通信单元转发给所述第一水声通信机，或者转发所述第一水声通信机接收的水下航行器状态信息；所述第二卫星通信单元与所述路径规划处理单元连接，所述第二卫星通信单元用于接收来自所述信息处理单元发来的路径规划方案，或将所述波浪滑翔器路径规划方案的执行情况反馈给所述显示器；
所述卫星定位单元与所述第一水声通信机连接，所述卫星定位单元用于为所述第一水声通信机提供波浪滑翔器的经度、维度和时间信息；所述卫星定位单元与所述路径规划处理单元连接，所述卫星定位单元用于为所述路径规划处理单元提供波浪滑翔器的经度、维度和时间信息；所述卫星定位单元与所述第一原子钟连接，所述卫星定位单元用于实时校正所述第一原子钟随时间的漂移；
所述第一水声通信机与所述卫星定位单元连接，所述第一水声通信机用于以高更新率将所述卫星定位单元提供的波浪滑翔器经度、维度和时间信息下发至所述水下航行器，或者接收所述水下航行器发来的水声通信信息；所述第一水声通信机与所述第二卫星通信单元连接，所述第一水声通信机通过所述第二卫星通信单元接收来自所述第一卫星通信单元发来的指令，或者将所述水下航行器状态信息发送给岸基监控中心；
所述路径规划处理单元与所述第二卫星通信单元连接，所述路径规划处理单元通过所述第二卫星通信单元接收来自所述第一卫星通信单元发来的路径规划方案，或将所述波浪滑翔器路径规划方案执行情况反馈给所述岸基监控中心；
所述表面声速计与所述第一水声通信机连接，所述表面声速计用于提供表层声速信息，并通过所述第一水声通信机发送给所述水下航行器；
所述第一原子钟与所述第一水声通信机连接，所述第一原子钟用于为所述第一水声通信机提供时间基准。
4.根据权利要求3所述的深远海低成本长航时协同导航定位***，其特征在于，所述水下航行器包括第二水声通信机、MEMS传感器和组合导航信息融合单元；
所述第二水声通信机与所述第一水声通信机通过水声通信连接，所述第二水声通信机用于接收所述第一水声通信机发来的波浪滑翔器经度、维度和时间信息，并通过测量水声通信信号在所述波浪滑翔器和所述水下航行器之间的传播时间，解算两者之间的水平距离，或者将所述水下航行器的状态信息发送至所述波浪滑翔器；所述第二水声通信机与所述组合导航信息融合单元连接，所述第二水声通信机用于将解算得到的水平距离信息发送给所述组合导航信息融合单元；
所述MEMS传感器与所述组合导航信息融合单元连接，所述MEMS传感器作为组合导航的基础，为所述组合导航信息融合单元提供初始位置、速度和航向惯性导航信息，或接收所述组合导航信息融合单元生成的真实组合导航信息，用于校正所述MEMS传感器的误差累积，以及所述MEMS传感器的初始化；
所述组合导航信息融合单元与所述第二水声通信机连接，所述组合导航信息融合单元接收所述第二水声通信机提供的所述波浪滑翔器与所述水下航行器之间的水平距离信息；所述组合导航信息融合单元与所述MEMS传感器连接，所述组合导航信息融合单元接收所述MEMS传感器提供的初始导航信息；所述组合导航信息融合单元将所述水平距离信息和所述初始导航信息进行信息融合，通过所述水平距离信息来约束所述MEMS传感器的发散。
5.根据权利要求4所述的深远海低成本长航时协同导航定位***，其特征在于，所述水下航行器还包括深度计，所述深度计与所述组合导航信息融合单元连接，所述深度计用于为所述组合导航信息融合单元提供深度信息。
6.根据权利要求5所述的深远海低成本长航时协同导航定位***，其特征在于，所述水下航行器还包括声速计，所述声速计与所述第二水声通信机连接，所述声速计用于与表层声速信息、历史声速剖面数据集进行融合，生成新的声速剖面，为所述第二水声通信机提供实时声速剖面信息。
7.根据权利要求6所述的深远海低成本长航时协同导航定位***，其特征在于，所述水下航行器还包括第二原子钟，所述第二原子钟分别与所述第二水声通信机、所述MEMS传感器、所述组合导航信息融合单元、所述深度计和所述声速计连接，所述第二原子钟用于为所述第二水声通信机、所述MEMS传感器、所述组合导航信息融合单元、所述深度计和所述声速计提供时间基准。
8.根据权利要求4所述的深远海低成本长航时协同导航定位***，其特征在于，所述第一水声通信机和所述第二水声通信机均为双向水声通信机，所述第一水声通信机以高更新率向所述第二水声通信机发送水声通信测距信息，所述第二水声通信机以低更新率向所述第一水声通信机发送所述水下航行器的状态信息。
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