[发明专利]水下潜航器的协作定位方法和系统

说明书

本发明提供了一种水下潜航器的协作定位方法和系统，涉及水下探测的技术领域，该方法包括：获取当前水下潜航器上一时刻在水下的位置状态信息；判断当前时刻是否接收到GPS浮标发送的定位信号；如果判断出未接收到GPS浮标发送的定位信号，则获取邻近通信范围内的目标水下潜航器发送的目标信号，其中，目标水下潜航器为与当前水下潜航器相邻设置的至少一个水下潜航器，目标信号包括水声环境参数和位置信号；基于目标信号对当前水下潜航器的位置状态信息进行更新，以得到当前水下潜航器在当前时刻的位置状态信息，有效地缓解了现有的水下潜航器无法满足高精度定位要求的技术问题。

技术领域

本发明涉及水下探测的技术领域，尤其是涉及一种水下潜航器的协作定位方法和系统。

背景技术

自主水下航行器(Autonomous underwater vehicles，简称AUV)是由传统水下无人水下潜航器(Unmanned underwater vehicle，简称UUV)发展而来的，进一步结合先进的人工智能、高性能计算与控制、可靠通信与网络互联及信息融合处理等技术，是实现水下探测、测绘、定位与导航的重要手段。

由于水声信道是一个复杂时变的随机信道，其环境复杂、带宽窄、可用载波频率低多普勒效应和多径效应影响大、传输衰减和时延大，这都进一步增加了自主水下航行器在水下进行高精度定位与导航的难度。现有系统的定位精度无法满足实际应用的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水下潜航器的协作定位方法和系统，在水面GPS信号浮标的辅助下，对水下潜航器网络内的节点进行定位，有效地缓解了现有的水下潜航器无法满足高精度定位要求的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种水下潜航器的协作定位方法，包括：获取当前水下潜航器上一时刻在水下的位置状态信息；判断当前时刻是否接收到GPS浮标发送的定位信号，其中，所述定位信号用于对所述当前水下潜航器的定位信息进行更新；如果判断出未接收到所述GPS浮标发送的定位信号，则获取预设通信范围内的目标水下潜航器发送的目标信号，其中，所述目标水下潜航器为所述预设通信范围内与所述当前水下潜航器相邻设置的至少一个水下潜航器，所述目标信号包括水声环境参数和位置信号；基于所述目标信号对所述当前水下潜航器的位置状态信息进行更新，以得到所述当前水下潜航器在当前时刻的位置状态信息。

进一步地，获取目标水下潜航器发送的目标信号包括：获取第一目标水下潜航器发送所述位置信号，其中，所述位置信号包括时延信息和角度参数信息，所述第一目标水下潜航器为所述目标水下潜航器中用于对所述当前水下潜航器进行协同定位的水下潜航器；获取第二目标水下潜航器发送的所述水声环境参数，其中，所述第二目标水下潜航器为所述目标水下潜航器中用于对所述位置信号进行校正的水下潜航器，且所述第二目标水下潜航器的数量为多个，所述第一目标水下潜航器与所述第二目标水下潜航器不相同。

进一步地，基于所述目标信号对所述当前水下潜航器的位置状态信息进行更新包括：基于所述第二目标水下潜航器发送的水声环境参数对所述第一目标水下潜航器发送的时延信息和所述角度参数信息进行校正，得到校正之后的所述时延信息和校正之后的所述角度参数信息；利用声学定位算法，基于校正之后的所述时延信息和校正之后的所述角度参数信息确定所述当前水下潜航器在当前时刻的位置坐标和速度；根据所述当前水下潜航器在当前时刻的位置坐标和速度对所述当前水下潜航器的位置状态信息进行更新。

进一步地，基于所述第二目标水下潜航器发送的水声环境参数对所述第一目标水下潜航器发送的时延信息和所述角度参数信息进行校正包括：获取每个所述第二目标水下潜航器发送的水声环境参数；按照预设阈值对所述第二目标水下潜航器发送的水声环境参数进行筛选，得到目标水声环境参数，其中，所述目标水声环境参数为所述第二目标水下潜航器发送的水声环境参数中参数值小于所述预设阈值的参数，所述目标水声参数的数量至少为一个；计算至少一个所述目标水声环境参数的均值；利用所述均值对所述传播时延信息和所述角度参数信息进行校正。