[发明专利]一种水下节点分布式定位系统及方法

摘要

本发明公开了一种水下节点分布式定位系统及方法。本发明的分布式定位系统包括：海面信标节点、海底信标节点、水下节点、船基控制中心、岸基数据控制中心。定位方法包括：海面信标节点实时校准自身位置和时钟，将自身信标信息组合成定位报文并广播；当海底信标节点接收到海面信标节点的定位报文时，估计定位报文到达时刻，并在定位报文中添加自身序号、位置、报文到达时刻和发送时刻后转发定位报文，水下节点接收到海面信标节点和海底信标节点的定位报文后，利用定位报文的内容和到达时刻，解算当前时刻的位置。本发明实现了在异步环境中，海面信标节点数量不足的情况下，水下节点的分布式无源定位，解算方法采用线性方程，计算复杂度底。

主权项

1.一种水下节点分布式定位系统，其特征在于该定位系统包括：海面信标节点：定位海域被划分为若干区域，每一个区域中存在1～3个海面信标节点，并且保证该区域的任何位置都可以接收到海面信标节点广播的定位报文信号，海面信标节点以码分多址扩频方式广播定位报文；所述的海面信标节点包括第一卫星接收机、第一主控系统、综合定位/通信功能的第一声学收发系统；海底信标节点：定位海域被划分为若干区域，每一个区域中至少保证存在一个海底信标节点，在该区域海面信标节点和海底信标节点总数大于等于3个，并且保证该区域内的任何位置都可以接收到对应海底信标节点转发的定位报文信号，海底信标节点以CDMA扩频方式转发定位报文；所述的海底信标节点包括第二主控系统、综合定位/通信功能的第二声学收发系统；水下节点：包括定位接收机和压力传感器，其中定位接收机包括第三主控系统、综合定位/通信功能的声学接收系统、第一解算模块、第一短消息处理模块；水下节点利用串行多址干扰抵消技术抑制远近效应引起的多用户干扰，恢复期望的定位报文信息；船基控制中心：为定位辅助系统，部署于信标节点覆盖海域内；包括：携带有短基线水声定位系统，用于实现海底信标节点的位置标定；第二卫星接收机，用于标定船基控制中心的位置；船基接收机，用于监控海面信标节点和海底信标节点的工作状况；所述的船基接收机包括综合定位/通信功能的第三声学收发系统，第二解算模块、第二短消息处理模块；船基控制中心在完成所有海底信标节点的位置标定之后，在信标节点覆盖海域内，通过第三声学收发系统监听特定的信标节点发送的报文，根据接收到报文的时序和内容，判断海面信标节点和海底信标节点的工作状态；船基控制中心通过移动，间断的监听所有信标节点的工作状况，监控定位系统运行状况；岸基数据控制中心：用于控制水下节点，通过全球卫星导航系统，下达指令给海面信标节点，海面信标节点再通过报文方式广播给对应的水下节点。