[发明专利]一种水下设备的定位求解设备和定位求解系统

说明书

本发明提供一种水下设备的定位求解设备和定位求解系统，涉及水下的定位技术领域。其中，定位求解设备包括获取设备位置即第一定位的定位器、接收待定位设备发出的声波并生成对应信号的至少三个接收换能器，以及控制器。控制器用于，根据第一定位和各接收换能器在设备上的几何关系，计算每个接收换能器的位置即第二定位；根据声波信号，计算各接收换能器到待定位设备的距离；根据第二定位和距离，构建多边定位模型，并用牛顿近似法和最小二乘法求解，以获得待定位设备的位置即第三定位。本发明简化了第三定位的求解步骤，减小控制器的运算量，并获得准确的第三定位。利用通信装置互通多个定位求解设备，构建定位求解系统，扩大了定位范围。

技术领域

本发明涉及水下定位技术领域，具体而言，涉及一种水下设备的定位求解设备和定位求解系统。

背景技术

现有的水下定位技术主要有无线电定位、声学定位、惯性导航定位、视觉定位和地形匹配定位等方式。无线电因在水下衰减量大，无法在水下传播的原因，只能应用近海面的小范围；视觉定位因水下环境复杂、能见度低等原因，无法应用于广域定位；惯性导航装置因其工作原理的原因，长时间远距离使用会导致误差增大，同时，使用惯性导航定位需要在误差增大的情况下，上浮到水面应用卫星定位等进行位置校正，导致潜航器能源消耗大，工作效率低等问题；地形匹配仅限于海底使用，无法满足水中和水面的使用，且使用时需要地形图进行匹配，成本高。因此水下定位技术主要采用声学定位的方法。

目前，声学定位主要有长基线(LBL)、短基线(SBL)和超短基线(USBL)三种，由于接收换能器的测量存在不同的误差，因此相关技术中声学定位的准确度较低，并且相关技术中求解待定位位置的坐标时计算流程较为复杂，运算量较大，测量范围有限，系统较为复杂。有鉴于此，申请人在研究了现有的技术后特提出本申请。

发明内容

本发明提供了一种水下设备的定位求解设备和定位求解系统，以改善相关技术中的求解待定位位置的坐标时计算流程较为复杂，运算量较大，且定位范围有限，系统较为复杂的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种水下设备的定位求解设备，其包括定位器、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。

进一步地，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；