[发明专利]一种基于矢量水听器的主从式多UUV协同定位方法

说明书

一种基于矢量水听器的主从式多UUV协同定位方法，本发明涉及一种协同定位方法。本发明解决现有水下UUV协同定位时钟不同步及协同定位方法复杂的问题。过程为：主UUV停止运动向从UUV发射同步标志信号；从UUV调整自身深度至与主UUV一致，记录时间并回复应答信号；主UUV得到从UUV发射信号方向，根据从UUV回复的水声通信延迟时长，计算距离；主UUV发射测距信号；从UUV进行有序回复；主UUV记录从UUV回应测距信号的方向，并通过主UUV自身时钟与从UUV的排队时间再次确定水声通信延迟，计算主、从UUV之间距离，根据两次方向及距离，主UUV将定位信息广播式传送给从UUV。本发明用于UUV协同定位。

技术领域

本发明涉及一种协同定位方法，具体涉及主从式多UUV协同定位方法。

背景技术

多UUV(Unmanned Underwater Vehicle，无人水下航行器)协同定位系统在我国大力发展海洋事业的背景下变得愈发重要，无论在海洋资源探索领域还是军事应用都有着非常重要的作用。由于水下信息传输环境较为复杂，且UUV自身体积等因素，导致了多UUV在水下定位的困难。一些研究团队在UUV上安装了高精度的UUV导航设备，但由于造价过于昂贵，未能广泛应用。同时，另一些研究团队给出的多UUV水下定位方法较为复杂，增加了解算的难度，虽然定位精度有所提高，但导致了设备复杂度的提高。经检索发现专利CN103336267A的发明专利公开了一种主从式多UUV协同定位方法，但其应用了较多计算方程，及各类模型，计算较为繁琐。专利CN103823205A公开了一种水下定位导航系统和方法，但由于该方法需要现行布置基站，虽然对水下移动目标的隐蔽起到了帮助，但一旦发生基站损坏等情况，该系统将不能正常工作。同时，多UUV协同定位系统中，由于UUV个体具有差异，内部电路收到温漂等影响，处理信息速度不一致，导致不能完全做到时间同步。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有水下UUV协同定位时钟不同步及协同定位方法复杂的问题，而提出一种基于矢量水听器的主从式多UUV协同定位方法。

一种基于矢量水听器的主从式多UUV协同定位方法具体过程为：

步骤一、主UUV停止运动，主UUV向从UUV发射同步标志信号，同步标志信号中包含主UUV深度信息和发射时刻的时间戳；

步骤二、从UUV接收到主UUV同步标志信号后，调整自身深度至与主UUV一致并记录调整所用时间，从UUV回复应答信号，应答信号中包含从UUV调整深度所用时间信息；

步骤三、主UUV上的矢量水听器记录各个从UUV发射的应答信号来源方向，计算各个从UUV回复的水声通信延迟时长，从而计算主UUV与各从UUV之间距离；

步骤四、主UUV发射测距信号，信号中包含了主UUV通知各从UUV回应该测距信号的发射顺序及主UUV发送信号时刻时间戳T_mt1；

步骤五、从UUV接收到测距信号后，记录接收到测距信号时刻的时间戳并开始计时，各从UUV根据接收到的主UUV通知进行有序回复，其中各从UUV发送间隔时间设定为第一次接收到的最大的水声通信时延，并记录从UUV回应测距信号发送时刻的时间戳，计算排队时间；

步骤六、主UUV根据矢量水听器记录从UUV回应测距信号的方向，确定第二次从UUV回应时刻所在方向，并通过主UUV自身时钟与步骤五计算得到的各从UUV的排队时间再次确定水声通信延迟，计算主、从UUV之间距离，根据两次方向及距离，确定从UUV停止运动(停止自身动力系统)后相对于主UUV的漂移运动方向及漂移距离；

步骤七、主UUV建立极坐标系，根据步骤三和步骤六，计算出各从UUV在极坐标系中的坐标；