[发明专利]一种水下设备的定位求解设备和定位求解系统

权利要求书

1.一种水下设备的定位求解设备，其特征在于，包括定位器、控制器，以及至少三个接收换能器；

所述定位器，用于获取所述定位求解设备自身的位置，即第一定位；

至少三个所述接收换能器，用于分别接收水下的待定位设备发出的声波，并分别生成对应的电信号发送给所述控制器；

所述控制器包括存储器和处理器，所述处理器被配置为执行所述存储器的计算机程序，以实现：

根据所述第一定位和各所述接收换能器在设备上的位置，计算得到每个所述接收换能器的第二定位；

根据每个接收换能器发送的所述电信号，计算得到各所述接收换能器到所述待定位设备的距离；

根据所述第二定位和所述距离，构建多边定位模型，并用牛顿近似法和最小二乘法求解，以获得所述待定位设备的第三定位。

2.根据权利要求1所述的一种水下设备的定位求解设备，其特征在于，根据所述第二定位和所述距离，构建多边定位模型，并用牛顿近似法和最小二乘法求解，以获得所述待定位设备的第三定位，具体为：

根据所述第二定位和所述距离，建立关于所述第三定位的多边定位模型；

设定所述多边定位模型的初始值；其中，所述初始值包括所述第三定位的预估值和所述距离的误差修正量的预估值；

将所述初始值输入所述多边定位模型，获得牛顿近似模型；

获取所述距离的偶然误差，将所述偶然误差加到所述牛顿近似模型，并用最小二乘法求解，获得所述初始值对应的初始修正量；

根据所述初始修正量更新所述初始值，以获得更新后的新初始值对应的新修正量，直至所述新修正量满足预设条件；

将满足所述预设条件的新修正量对应的新初始值作为所述第三定位的坐标值。

3.根据权利要求2所述的一种水下设备的定位求解设备，其特征在于，将所述初始值输入所述多边定位模型，获得牛顿近似模型，具体为：

将所述初始值输入所述多边定位模型，获得所述初始值对应的初始距离模型；

构建未知真实距离与所述初始距离模型的差分模型；其中，所述未知真实距离为各所述接收换能器到所述待定位设备的实际距离；

对所述差分模型进行线性处理，获得线性差分模型；其中，所述线性差分模型包括所述第三定位的坐标值的第一差分修正量和所述误差修正量的第二差分修正量；

对所述第一差分修正量和所述第二差分修正量进行微分计算，获得所述牛顿近似模型；其中，所述牛顿近似模型的表达式为ΔR＝AΔX，ΔR为距离差分，ΔR₁、ΔR₂、ΔR₃……ΔR_j为各所述接收换能器对应的所述未知真实距离与所述初始距离之间的差分，A为矩阵系数，ΔX为所述初始修正量。

4.根据权利要求2所述的一种水下设备的定位求解设备，其特征在于，获取所述距离的偶然误差，将所述偶然误差加到所述牛顿近似模型，并用最小二乘法求解，获得所述初始值对应的初始修正量，具体为：

获取各接收换能器对应的所述距离的偶然误差，构建偶然误差模型；其中，所述偶然误差模型的表达式为ε₁、ε₂、ε₃……ε_j为各接收换能器对应的所述距离的所述偶然误差；

将所述偶然误差模型加到所述牛顿近似模型，获得待求解模型；其中，所述待求解模型的表达式为ΔR＝AΔX+ε，ΔR为距离差分，A为矩阵系数，ΔX为所述初始修正量；

根据最小二乘法求解所述待求解模型，获得所述初始修正量；其中，所述初始修正量的表达式为ΔX＝(A^TA)^-1A^TΔR。

5.根据权利要求2所述的一种水下设备的定位求解设备，其特征在于，根据所述初始修正量更新所述初始值，以获得更新后的新初始值对应的新修正量，直至所述新修正量满足预设条件，具体为：

当所述新修正量不小于预设值时，将所述新修正量及其对应的新初始值相加作为新的初始值，并重新进行求解；

将满足所述预设条件的新修正量对应的新初始值作为所述第三定位的坐标值，具体为：

当所述新修正量小于所述预设值时，将所述新修正量对应的新初始值的第三定位作为所述第三定位的坐标值。