超短基线定位系统（USBL） - 普思海洋 Wedynamic Marine - 海洋观测·海道测量·水下工程·导航定位系统解决方案

Exail Gaps Series USBL Positioning & Communication System

超短基线定位系统（USBL）

Exail Gaps：USBL + 惯导一体化的世界首创

Exail Gaps 系列是超短基线（USBL）水声定位与通信系统的全球标杆：2004 年世界首台将 USBL 声学定位与惯性导航融于同一壳体的产品，五代演进、法国布雷斯特制造，全球累计装机 450+ 套。内嵌 FOG 陀螺/运动传感器实现真正免校准，3D 声学阵列提供 >200° 声学孔径与真水平跟踪，定位精度最高 0.06% 斜距（CEP50），作用距离 995 m 至 7,000 m（M7 低频版），并集成 500 bps - 8 kbps 声学遥测，一台设备同时完成定位与通信。

一、产品矩阵：M3 / M5 / M7 第五代全系列

Gaps M3

经济型 · 外部航姿接入

■ 接入舰载罗经/MRU 航姿

■ 995 m（XR 版 4,000 m）

■ 465×296 mm · 12 kg

■ 固定安装与预算型项目首选

Gaps M5

主力型 · 免校准

■ 内嵌 FOG AHRS 出厂预校准

■ 995 m（XR 版 4,000 m）

■ 航向 0.15° secant 纬度

■ 520×296 mm · 14 kg

Gaps M7

旗舰型 · 深水低频

■ 内嵌 Phins FOG INS 免校准

■ 4,000 m（LF 低频版 7,000 m）

■ 精度 0.06% 斜距 CEP50

■ 航向 0.01° secant 纬度 · DP2/DP3

二、核心优势

■ USBL + 惯导一体化，世界首创　2004 年 Gaps 首次把 USBL 声学定位与惯性导航装进同一个壳体，历经五代演进，至今仍是行业标杆。

■ 真正免校准（M5/M7）　内嵌陀螺与运动传感器出厂预校准，现场无需外部传感器、无需校准作业，下水即测，显著节省船时。

■ 200° 声学孔径，真水平跟踪　3D 全向声学阵列 + 内嵌陀螺，天线无需倾斜即可水平甚至向上跟踪，极浅水到 7,000 m 深水全覆盖，可 360° 同时跟踪多台 ROV/AUV。

■ 定位 + 通信一体机　500 bps - 8 kbps 声学遥测：多 UUV 报文下发、INS 远程重对准、传感器数据回收、LBL 阵校准、AUV 指挥控制，一机完成。

■ 快速部署　碳纤维壳体 12-17 kg，舷侧杆、绞车、USV、浮标、固定安装均可，小艇少人即可作业。

■ 开放架构　兼容 Exail（iXblue）与第三方信标，可对接主流导航软件与 DP 动力定位系统，现代 Web MMI 实时二维海图。

三、部署方式

■ 舷侧活动杆 / stinger 收放（科考船、工程船最常用）

■ 绞车吊放（游艇/科考母船，如摩纳哥 Yersin 号案例）

■ USV 无人船搭载（如 Exail Inspector 125 无人艇）

■ 锚泊浮标 / 仪器化浮标长期值守

■ 船底固定安装（Gaps M3，配舰载罗经与 MRU）

四、应用领域

■ ROV 跟踪定位（工作级/观察级）

■ AUV 跟踪与声学指挥控制

■ 拖鱼跟踪（UXO 未爆弹探测、侧扫声呐）

■ 潜水员跟踪与安全监控

■ 铺管 / 铺缆作业定位

■ 动力定位（DP2/DP3，Gaps M7）

■ GNSS 拒止环境导航（L/USBL/INS 组合模式）

■ 海洋科学考察

五、真实案例

■ 摩纳哥探险队 Yersin 号 · 马尔佩洛岛深海科考
Yersin 号环球科考在哥伦比亚马尔佩洛岛海域用绞车吊放 Gaps，为 1,000 m 水深 ROV 采样与环境 DNA 作业提供定位——1,000 m 斜距下定位精度 1 m。免校准与杆式布放让非工程船也能即吊即用。

■ 20 年 450+ 套，五代演进
2005 年首台 Gaps Titanium（近 50 kg）→ 2008 碳纤维减重三分之二 → 2013 Web 界面与以太网 → 2018 声学遥测 → 2020 M5 / 2023 第五代 M7（低频 7,000 m）/ 2024 M3。全球累计装机 450+ 套，近四年即交付 180+ 套，被 120 余家公司与科研机构采用。

六、常见疑问 FAQ

Q1：USBL 和 LBL 长基线怎么选？
USBL 单天线即可定位，部署快、适合船载机动跟踪与浅水；LBL 需海底布阵校准，精度最高、适合固定海域深水长期作业（Exail Posidonia 支持 10,000 m 以上远程跟踪）。Gaps 兼容 Canopus 智能信标，可执行 LBL 阵校准与稀疏阵作业，一套系统两种用法。

Q2：“免校准”到底省什么？
传统 USBL 上船后必须用已知位置信标做现场校准（动船、占船时数小时）。Gaps M5/M7 把 FOG 陀螺姿态传感器与声学阵列出厂预校准封装，现场下水即测，无需任何外部姿态传感器。

Q3：Gaps 能兼作水声通信机吗？
可以。500 bps - 8 kbps 声学遥测支持 8-80 字节报文、调制解调与文件传输：向多艘 UUV 下发指令、远程重对准其 INS、回收传感器数据、校准 LBL 阵。定位与遥测由同一设备统一调度，互不干扰，水下端只需一个信标。

Q4：兼容第三方信标和导航软件吗？
兼容。开放架构支持 Exail（iXblue）及主流第三方信标，输出标准 NMEA，可对接 QPS Qinsy、EIVA NaviSuite 等主流导航软件与 DP 系统。

Q5：M3 / M5 / M7 怎么选？
固定船装且有舰载罗经/MRU 选 M3（最经济）；常规船载机动跟踪选 M5（免校准主力型）；深水（至 7,000 m）、DP 动力定位与高精度作业选 M7。注意：M3/M5 出口免许可版作用距离 995 m，4,000 m XR 版与 M7 低频版需出口许可；Exail 全系列 ITAR-free。

七、延伸阅读：Exail 导航定位全家桶

Exail™ 水下惯性导航系统
Phins Subsea / Rovins / Rovins Nano——与 Gaps 组合实现 INS+USBL 紧耦合 Exail™ 水面惯性导航与姿态航向参考系统
Octans 9 / Phins / Hydrins / Quadrans——母船高精度航姿基准 Oceano™ 声学释放器
同为 Exail 旗下：锚系回收、声学命令与水下资产回收装备

八、资料下载

📄 Gaps M7 彩页（第五代）
Exail 官方 PDF · 点击下载 📄 Gaps M5 彩页（第五代）
Exail 官方 PDF · 点击下载 📄 Gaps M3 彩页（第五代）
Exail 官方 PDF · 点击下载 📄 Gaps 系列综合彩页
Exail 官方 PDF · 点击下载

关于普思海洋（Wedynamic Marine）

专注于海洋科技领域的综合性软硬件系统，面向海洋科学调查及水上水下工程应用，提供技术支持与系统性解决方案。Gaps 系列选型、信标配套与集成方案欢迎垂询。

型号详解（规格参数 · 数据表下载）

Gaps M7｜旗舰型 · 深水低频

Gaps M7 是 Gaps 第五代的旗舰型号：内嵌 Phins 光纤陀螺 INS（航向 0.01° secant 纬度），出厂预校准真正免校准；低频选件将作用距离扩展至 7,000 m，定位精度 0.06% 斜距 CEP50。它是欧洲大型无人船队项目（30 套，装备 Inspector 125 无人艇）的选型，也是 DP2/DP3 动力定位与 GNSS 拒止环境导航的可靠基准。

📌 DOS选Gaps M7支撑六千米深海作业

🕐 2025年　👤 Deep Ocean Search（DOS）　📍 全球深海作业区

深海勘探公司Deep Ocean Search选用Exail Rovins 9-DVL惯导与Gaps M7 USBL，装备其Argus XL Mariner工作级ROV挑战6,000米深海任务。Gaps M7出厂预校准、一体化惯导加三维声学阵，免现场校准、全向远程跟踪，极端深度下持续输出高精度定位。

来源：Exail官方新闻

主要特性

■ 内嵌 Phins FOG INS：航向 0.01° sec lat、纵横摇 0.01°、升沉 2.5 cm/2.5%（Smart Heave）

■ 无辅助 2/5 分钟漂移仅 0.06 m / 0.3 m；纯惯性 0.6 nm/h

■ 低频选件 12-34 kHz，作用距离 7,000 m

■ 定位 + 500 bps-8 kbps 声学遥测一体（V2 遥测，AUV 指挥控制）

■ 水中正浮力设计（空气中 17 kg），舷侧杆/绞车/USV 快速布放

■ Web MMI 实时二维海图，兼容第三方信标与 DP 系统

应用场景

■ 深水 ROV/AUV 跟踪与指挥控制（至 7,000 m）

■ 动力定位（DP2/DP3）与 GNSS 拒止导航

■ 无人艇编队作业

■ 铺管铺缆与海上风电施工

■ 海洋科学深水考察

参数	指标
定位精度（预校准）	0.06% 斜距 CEP50
声学重复性	0.06% 斜距 CEP50
工作频率	18-34 kHz（LF 低频选件 12-34 kHz）
作用距离	4,000 m（LF 选件 7,000 m）
内嵌惯导	Phins FOG INS
航向精度	0.01° secant 纬度（RMS）
纵横摇精度	0.01°（RMS）
升沉精度	2.5 cm 或 2.5%（Smart Heave）
无辅助漂移	2 min 0.06 m / 5 min 0.3 m（CEP50）；纯惯性 0.6 nm/h
尺寸（高×直径）	640 × 296 mm
重量	17 kg（空气中）/ 水中正浮力
声学覆盖	>200°（真水平跟踪）
同时跟踪目标	40 个
位置更新率	最高 3 Hz
方位精度	0.03°（RMS @ SNR 20 dB）
测距精度	1 cm
声学通信	500 bps - 8 kbps（8-80 字节报文 / 调制解调 / 文件传输）
壳体	碳纤维
耐压	25 m（舷侧/吊放布放）
接口	以太网 Web MMI + 4 × RS232/422 + 1PPS + 3 路同步
供电	100-240 VAC / 50-60 Hz 或 24/36 VDC
环境	工作 -5°C ~ +35°C；存储 -40°C ~ +70°C；EMC EN60945

📄 下载 Gaps M7 官方数据表（PDF）

Gaps M5｜主力型 · 船载机动跟踪

Gaps M5 是 2020 年推出的主力型号：内嵌 FOG AHRS（航向 0.15° secant 纬度），出厂预校准、下水即测，覆盖 995 m（XR 增程版 4,000 m）绝大多数浅水与中深水作业。它保留了 Gaps 系列全部招牌能力——>200° 真水平跟踪、40 目标、定位通信一体——以更低的拥有成本服务常规船载机动跟踪。

📌 Seaforth携Gaps M5远征加拿大北极调查

🕐 2022年　👤 Seaforth Geosurveys　📍 加拿大北极海域

加拿大Seaforth Geosurveys购入iXblue（现Exail）Gaps M5 USBL，用于海洋地球物理调查，包括加拿大北极项目及'幽灵渔具'识别打捞中的侧扫作业定位支持。M5免校准、免出口管制，机会船快速部署，995米水深内水平跟踪精度优于斜距0.5%，节省现场作业时间。

来源：《UV2》杂志 / iXblue报道

主要特性

■ 内嵌 FOG AHRS 出厂预校准，真正免校准

■ >200° 声学孔径，真水平跟踪（含水平以上）

■ 40 目标同时跟踪 + 500 bps-8 kbps 声学遥测

■ 碳纤维壳体 14 kg，小艇少人快速布放

■ 出口免许可版 995 m；XR 增程版 4,000 m（需出口许可）

■ Web MMI + NMEA，兼容第三方信标与主流导航软件

应用场景

■ ROV 跟踪定位（工作级/观察级）

■ AUV 跟踪与声学指令下发

■ 拖鱼跟踪（UXO/侧扫声呐）

■ 潜水员跟踪与安全监控

■ 浅水测绘与海洋工程

■ 海上风电场勘察与施工

参数	指标
定位精度（预校准）	0.20% 斜距 CEP50
声学重复性	0.10% 斜距 CEP50
工作频率	18-34 kHz
作用距离	995 m（XR 增程版 4,000 m）
内嵌航姿	FOG AHRS
航向精度	0.15° secant 纬度（RMS）
纵横摇精度	0.1°（RMS）
升沉精度	10 cm（RMS）
尺寸（高×直径）	520 × 296 mm
重量（空气中）	14 kg
功耗	24 W（含 Gaps Box 与 50 m 电缆）
声学覆盖	>200°（真水平跟踪）
同时跟踪目标	40 个
位置更新率	最高 3 Hz
方位精度	0.03°（RMS @ SNR 20 dB）
测距精度	1 cm
声学通信	500 bps - 8 kbps（8-80 字节报文 / 调制解调 / 文件传输）
壳体	碳纤维
耐压	25 m（舷侧/吊放布放）
接口	以太网 Web MMI + 4 × RS232/422 + 1PPS + 3 路同步
供电	100-240 VAC / 50-60 Hz 或 24/36 VDC
环境	工作 -5°C ~ +35°C；存储 -40°C ~ +70°C；EMC EN60945

📄 下载 Gaps M5 官方数据表（PDF）

Gaps M3｜经济型 · 固定安装

Gaps M3 是 2024 年推出的经济型：不含内嵌惯导，直接接入舰载罗经与 MRU 的航向姿态数据，以 Gaps 系列最低拥有成本提供相同的声学前端——3D 阵列、>200° 覆盖、40 目标、定位通信一体。对于本船已具备高精度航姿基准的固定安装场景，M3 是最务实的选择。

📌 Gaps M3首单落地亚洲海缆敷设工程

🕐 2024年　👤 亚洲某大型海上工程集团　📍 亚洲沿海动态水域

Exail宣布Gaps M3紧凑型USBL实现首单销售，买方为亚洲某大型海上工程集团，将用于海底电缆敷设项目，在动态沿海环境中提供高精度水下定位。M3无内置惯导，与船载姿态航向系统耦合即可获得与高端型号相当的精度，固定安装与机会部署皆宜。

来源：Exail官方新闻

主要特性

■ 接入舰载罗经 / MRU 航姿，省去惯导成本

■ 与 M5/M7 同款 3D 声学阵列与 >200° 真水平跟踪

■ 40 目标同时跟踪 + 500 bps-8 kbps 声学遥测

■ 12 kg 最轻量，14 W 低功耗，适合长期值守

■ 出口免许可版 995 m；XR 增程版 4,000 m（需出口许可）

■ Web MMI + NMEA，兼容第三方信标

应用场景

■ 船底固定安装（本船已有罗经/MRU）

■ 锚泊浮标 / 平台长期值守定位

■ 预算型 ROV/拖鱼跟踪项目

■ 浅水工程与科考

■ 与舰载 INS 组合的系统级集成

参数	指标
定位架构	接入舰载罗经 / MRU 航姿（无内嵌惯导）
声学重复性	0.10% 斜距 CEP50
工作频率	18-34 kHz
作用距离	995 m（XR 增程版 4,000 m）
尺寸（高×直径）	465 × 296 mm
重量（空气中）	12 kg
功耗	14 W（含 Gaps Box 与 50 m 电缆）
声学覆盖	>200°（真水平跟踪）
同时跟踪目标	40 个
位置更新率	最高 3 Hz
方位精度	0.03°（RMS @ SNR 20 dB）
测距精度	1 cm
声学通信	500 bps - 8 kbps（8-80 字节报文 / 调制解调 / 文件传输）
壳体	碳纤维
耐压	25 m（舷侧/吊放布放）
接口	以太网 Web MMI + 4 × RS232/422 + 1PPS + 3 路同步
供电	100-240 VAC / 50-60 Hz 或 24/36 VDC
环境	工作 -5°C ~ +35°C；存储 -40°C ~ +70°C；EMC EN60945

📄 下载 Gaps M3 官方数据表（PDF）

应用案例

马尔佩洛岛海洋生态科考 ROV 定位

2018 年，摩纳哥探险基金会（Monaco Explorations）Yersin 号在哥伦比亚外海马尔佩洛岛以 Gaps 吊装于船舷吊杆（免安装标定），为下潜 1,000 m 采环境 DNA 的 ROV 定位，斜距 1,000 m 时精度 1 m，量程 4,000 m。

来源：Exail 官网客户故事

Zohr 超大气田铺管触地点监控

2017 年，Saipem Castoro Sei 铺管船在地中海埃及外海 Zohr 气田以 2 套 Gaps 装于铺管 stinger 端部，配合 ROV 上 Rovins 惯导，在 100 m 水深实现 ±2.5 m 穿管定位、±10 m 铺管走廊，免标定直接作业。

来源：iXblue 官网 / Offshore 行业报道

漂浮式风电场 CTV 小艇快速部署

2021 年，Forssea/Sulmara Subsea 在法国 FLOATGEN 风场从人员转运小艇（CTV）直接布放 Gaps M5，0–30 m 浅水强风浪下为 ARGOS ROV 提供免标定高精度定位。

来源：Exail 官网客户故事

📧 info@wedynamics.com.cn　🌐 www.wedynamics.com.cn

选型要点

■ 固定船装 + 舰载罗经/MRU → Gaps M3
■ 常规船载机动跟踪（ROV/AUV） → Gaps M5
■ 深水 7,000 m / DP → Gaps M7
■ 远程深水（10,000 m+） → Exail Posidonia LBL
■ 信标按载体选：MT9x2（ROV/拖鱼/潜水员）、MTBx2（AUV）、Canopus（LBL/DP）

配套信标	说明	耐压	典型应用
MT9x2 系列	内置充电电池应答器（OEM 版可选）	1,000 / 3,000 m	ROV、拖鱼、潜水员定位
MTBx2 系列	AUV 专用微型信标（OEM）	300 m	AUV 定位
Canopus	LBL / 稀疏阵智能信标	4,000 / 6,000 m	AUV 定位、LBL 阵校准、动力定位（DP）

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Gaps M7｜旗舰型 · 深水低频

主要特性

应用场景

Gaps M5｜主力型 · 船载机动跟踪

主要特性

应用场景

Gaps M3｜经济型 · 固定安装

主要特性

应用场景

应用案例

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参数	Gaps M3	Gaps M5	Gaps M7
定位架构	接入舰载罗经 / MRU 航姿	内嵌 FOG AHRS	内嵌 Phins FOG INS
出厂预校准	否（固定安装首选）	是 · 免校准	是 · 免校准
作用距离	995 m（XR 版 4,000 m）	995 m（XR 版 4,000 m）	4,000 m（LF 版 7,000 m）
定位精度（CEP50）	0.20% 斜距（外部航姿）	0.20% 斜距	0.06% 斜距
声学重复性（CEP50）	0.10% 斜距	0.10% 斜距	0.06% 斜距
航向精度	取决于外部罗经	0.15° secant 纬度（RMS）	0.01° secant 纬度（RMS）
纵横摇精度	取决于外部 MRU	0.1°（RMS）	0.01°（RMS）
工作频率	18-34 kHz	18-34 kHz	18-34 kHz（LF 选件 12-34 kHz）
尺寸（高×直径）	465 × 296 mm	520 × 296 mm	640 × 296 mm
重量（空气中）	12 kg	14 kg	17 kg（水中正浮力）
典型应用	船底固定安装、预算型项目	ROV/AUV 船载机动跟踪主力	深水作业、DP2/DP3

通用规格	指标
声学覆盖	>200°（真水平跟踪，天线免倾斜）
同时跟踪目标	40 个
位置更新率	最高 3 Hz
方位精度	0.03°（RMS @ SNR 20 dB）
测距精度	1 cm
声学通信	500 bps - 8 kbps；8-80 字节报文 / 调制解调 / 文件传输
壳体	碳纤维
耐压（天线）	25 m（舷侧/吊放布放）
接口	以太网（Web MMI）+ 4 × RS232/422 + 1PPS + 3 路同步输入输出
协议	NMEA 标准输出，兼容 Qinsy / NaviSuite 等导航软件与 DP 系统
供电	100-240 VAC / 50-60 Hz 或 24/36 VDC
环境	工作 -5°C ~ +35°C；存储 -40°C ~ +70°C；EMC EN60945
出口	全系 ITAR-free；M3/M5 出口免许可版 995 m，XR/LF 版需出口许可