[发明专利]一种基于水上浮标的自主水下航行器定位方法

权利要求书

1.一种基于水上浮标的自主水下航行器定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将至少3个水上浮标布放至工作区域，水上浮标获取自身经度和纬度信息，并将经度和纬度信息以及发送时间数据发送至自主水下航行器；

步骤2：自主水下航行器通过传输时间，计算得到自主水下航行器与各个水上浮标的相对距离；利用自主水下航行器与各个水上浮标的相对距离、各个水上浮标之间的相对距离以及自主水下航行器自身探测的深度数据，解算得到自主水下航行器自身坐标。

2.根据权利要求1所述一种基于水上浮标的自主水下航行器定位方法，其特征在于：自主水下航行器在航行到需要进行定位的工作区域时，释放3个水上浮标并进行定位，自主水下航行器在完成水下工作后，通过接收水上浮标自身发出的经度和纬度信息对水上浮标进行定位，逐一对水上浮标进行回收。

3.根据权利要求2所述一种基于水上浮标的自主水下航行器定位方法，其特征在于：步骤1中的具体过程为：自主水下航行器在航行到需要进行定位的工作区域时，释放3个水上浮标，水上浮标通过自身的卫星导航模块获得自身位置的经度和纬度信息，再通过电发送机将浮标自身位置信息以及发送时间数据t₀转换成电信号，并由编码器将信息数字化处理后，换能器以周期T将该电信号转换为声信号，声信号通过水介质传递到自主水下航行器的接收换能器，接收声信号的时刻为t_i，得到声信号传输时间。

4.根据权利要求1所述一种基于水上浮标的自主水下航行器定位方法，其特征在于：步骤2的具体过程为：自主水下航行器通过传输时间，计算得到自主水下航行器与三个水上浮标a,b,c的相对距离l_a、l_b、l_c；

建立以a号水上浮标中心为原点的东北天直角坐标系，将b号水上浮标和c号水上浮标的经纬度信息转化为该直角坐标系的坐标点：

b号水上浮标坐标为：(x_b,y_b,0)，c号水上浮标坐标为：(x_c,y_c,0)；

而解算得到的自主水下航行器在以a号水上浮标中心为原点的东北天直角坐标系下的坐标为：

x_AUV＝l_adcos(α+β)

y_AUV＝l_adsin(α+β)

z_AUV＝-h

其中h为自主水下航行器距离水面的距离，通过自主水下航行器的深度传感器得到，l_ad为自主水下航行器在水面上的对应点d与a号水上浮标中心的距离，α为c号水上浮标与a号水上浮标的连线同所述东北天直角坐标系x方向的夹角，β为c号水上浮标与a号水上浮标的连线同点d与a号水上浮标的连线的夹角；

其中l_ad＝l_acosθ_a，θ_a为自主水下航行器与a号水上浮标所在直线与水平面形成的夹角，

而l_ac为a号水上浮标与c号水上浮标距离，l_cd为点d与c号水上浮标距离。

5.根据权利要求4所述一种基于水上浮标的自主水下航行器定位方法，其特征在于：自主水下航行器利用传输时间，通过多次测量取均值方式计算得到自主水下航行器与三个水上浮标a,b,c的相对距离l_a、l_b、l_c。