[发明专利]一种提高水声定位系统定位精度的位置解算方法

说明书

本发明提供一种提高水声定位系统定位精度的位置解算方法，其通过预先布设在海底的通信信标，接收机定位精度的进行调整，实现接收机位置的快速定位，其特征在于，其接收机位置的快速解算方法包括下列步骤：获取接收机初始坐标；根据所述初始坐标，计算偏导矩阵G与偏差向量B；基于偏导矩阵G与偏差向量B计算接收机坐标误差，对接收机坐标误差进行判断，若所述接收机坐标误差符合阈值要求，则基于接收机坐标误差以及接收机初始坐标，计算最新的接收机坐标。

技术领域

本发明涉及水下定位技术领域，尤其涉及一种提高水声定位系统定位精度的位置解算方法。

背景技术

海洋在一个国家的战略中处于非常重要的地位。国际贸易的货物流动大部分是通过海洋运输，可以说海洋运输线往往就是一个国家的生命线。海洋中还蕴含着丰富的矿产资源、石油和天然气，可以为国家的发展提供物质保障。此外，海洋对一个国家的政治军事也具有重要的意义。通过海洋，国家军队可以远赴到世界的很多地区。现在，随着海洋开发利用的发展，水下机器人相关技术也有了广泛应用。水下机器人的定位导航是水下机器人的核心技术。现阶段的水下机器人通常靠惯性器件获得自身定位信息，但惯性器件的误差会随着时间推移而累积。因此可以通过在海底布放可以发射定位信号的信标，使水下机器人接收信号来获得持续高精度的定位服务。信标与水下机器人时钟同步模式下，水声定位系统一般采用球面交汇模型解算水下机器人位置。传统的位置解算方法主要是通过降次处理，得到三元一次方程组，然后根据最小二乘法，获取水下机器人位置坐标。但这种方法获取的位置坐标精度一般较差，无法满足高精度水下机器人作业需求。因此，本发明提供一种用来提高水声定位系统定位精度的位置求解方法，可以根据定位精度需求来解算水下机器人位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高水声定位系统定位精度的位置解算方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高水声定位系统定位精度的位置解算方法，其通过预先布设在海底的通信信标，接收机定位精度的进行调整，实现接收机位置的快速定位，其特征在于，其接收机位置的快速解算方法包括下列步骤：

获取接收机初始坐标U₀；

根据所述初始坐标U₀，计算偏导矩阵G与偏差向量B；

基于偏导矩阵G与偏差向量B计算接收机坐标误差，对接收机坐标误差进行判断，若所述接收机坐标误差符合阈值要求，则基于接收机坐标误差以及接收机初始坐标U₀，计算最新的接收机坐标。

可选的，所述接收机初始坐标U₀为接收机载体的入水位置、所有信标位置坐标的平均值中的一种或多种。

可选的，所述偏导矩阵G的计算方式如下：

式中，(x，y，z)为接收机的位置坐标，(x⁽ⁿ⁾，y⁽ⁿ⁾，z⁽ⁿ⁾)，n＝1，2，…，N为第n个所述通信信标的位置坐标，r⁽ⁿ⁾为接收机与通信信标之间的距离。

可选的，所述偏差向量B的计算方式如下：

式中，d⁽ⁿ⁾，n＝1，2，…，N为第n个信标与接收机的距离。

可选的，基于偏导矩阵G与偏差向量B通过下式计算接收机坐标误差：

式中，Δx为x方向上的误差，而Δy为y方向上的误差，Δz为z方向上的误差。

可选的，对Δx、Δy、Δz预设阈值，若Δx、Δy、Δz之一大于阈值时，通过偏导矩阵G与偏差向量B重新计算接收机坐标误差；