ROV水下定位系统及定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种ROV水下定位系统及定位方法，ROV水下定位系统，包括：声信标，设于ROV，声信标用于发射定位信号；阵列的N个矢量水听器，矢量水听器用于接收定位信号并转发出去；计算机，与声信标、以及N个矢量水听器均通信连接，计算机用于：控制声信标发射定位信号；接收N个矢量水听器转发的N个定位信号并基于N个定位信号确定ROV的N个相对位置，相对位置包括ROV相对于矢量水听器的方位及距离；基于N个相对位置，计算ROV相对于N个矢量水听器的N个第一极坐标；基于N个相对位置，采用短基线定位方法，计算ROV的第二极坐标；基于第一极坐标和第二极坐标，采用权值分配方法，计算ROV的目标极坐标。采用本发明专利技术，可以提高短基线定位系统的定位精度。

【技术实现步骤摘要】
ROV水下定位系统及定位方法
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种ROV水下定位系统及定位方法。
技术介绍
遥控无人潜航器即ROV(RemoteOperatedVehicle)，能在水下游动、携带特定器具以执行、完成特定任务。这类水下机器人的最大优点是水面平台(母船)可以为其源源不断地提供能源，因此能在水下长时间地工作。它们应用广泛，可以安装机械手等作业工具，在水下资源开发、考古、打捞、救助等方面都已经有实际应用。ROV在执行任务之前，首先要明确自身位置,目前通用的方法是利用超短基线或短基线定位方法对水下ROV进行定位，短基线定位精度理论上要高于超短基线定位，但定位精度仍有提高空间。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种ROV水下定位系统及定位方法，用以解决现有技术中ROV定位精度低的问题。一方面，本专利技术实施例提出一种ROV水下定位系统，包括：声信标，设于所述ROV，所述声信标用于发射定位信号；阵列的N个矢量水听器，所述矢量水听器用于接收所述定位信号并转发出去；计算机，与所述声信标、以及N个所述矢量水听器均通信连接，所述计算机用于：控制所述声信标发射定位信号；接收N个所述矢量水听器转发的N个定位信号并基于所述N个定位信号确定所述ROV的N个相对位置，所述相对位置包括所述ROV相对于所述矢量水听器的方位及距离；基于N个所述相对位置，计算所述ROV相对于N个所述矢量水听器的N个第一极坐标；基于所述N个相对位置，采用短基线定位方法，计算所述ROV的第二极坐标；基于所述第一极坐标和所述第二极坐标，采用权值分配方法，计算所述ROV的目标极坐标。根据本专利技术的一些实施例，所述系统还包括：定位模块，用于确定所述N个矢量水听器的中心的大地坐标；所述计算机，还用于：对所述目标极坐标进行姿态修正，确定所述ROV相对于三维坐标系的相对坐标，所述三维坐标系以所述N个矢量水听器的中心为坐标原点、垂直水面向上方向为Z轴、平行水面方向为XY轴；基于所述相对坐标和所述中心的大地坐标，确定所述ROV的大地坐标。根据本专利技术的一些实施例，所述矢量水听器，用于：获取声压信息和振速信息，以确定所述定位信号。根据本专利技术的一些实施例，所述计算机，用于：根据公式1，计算所述ROV的目标极坐标，其中，(LatR,LonR,DepR)为所述ROV的目标极坐标，(Lati,Loni,Depi)为所述ROV第一大地坐标，(LatL,LonL,DepL)为所述ROV第二大地坐标。根据本专利技术的一些实施例，所述计算机与所述声信标通过ROV传输缆连接。根据本专利技术的一些实施例，所述N满足：N≥3；任意两个所述矢量水听器之间的距离大于等于5米且小于等于20米。第二方面，本专利技术实施例提出一种ROV水下定位方法，包括：控制设于所述ROV上的声信标发射定位信号；利用阵列的N个矢量水听器接收所述定位信号；基于所述N个定位信号确定所述ROV的N个相对位置，所述相对位置包括所述ROV相对于所述矢量水听器的方位及距离；基于N个所述相对位置，计算所述ROV相对于N个所述矢量水听器的N个第一极坐标；基于所述N个相对位置，采用短基线定位方法，计算所述ROV的第二极坐标；基于所述第一极坐标和所述第二极坐标，采用权值分配方法，计算所述ROV的目标极坐标。根据本专利技术的一些实施例，所述方法还包括：确定所述N个矢量水听器的中心的大地坐标；对所述目标极坐标进行姿态修正，确定所述ROV相对于三维坐标系的相对坐标，所述三维坐标系以所述N个矢量水听器的中心为坐标原点、垂直水面向上方向为Z轴、平行水面方向为XY轴；基于所述相对坐标和所述中心的大地坐标，确定所述ROV的大地坐标。根据本专利技术的一些实施例，所述利用阵列的N个矢量水听器接收所述定位信号，包括：所述矢量水听器获取声压信息和振速信息，以确定所述定位信号。根据本专利技术的一些实施例，基于所述第一极坐标和所述第二极坐标，采用权值分配方法，计算所述ROV的目标极坐标。根据公式1，计算所述ROV的目标极坐标，其中，(LatR,LonR,DepR)为所述ROV的目标极坐标，(Lati,Loni,Depi)为所述ROV第一大地坐标，(LatL,LonL,DepL)为所述ROV第二大地坐标。采用本专利技术实施例，利用矢量水听器在水面平台上搭建短基线定位系统，可以进一步提高短基线定位系统的定位精度。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术实施例中ROV水下定位系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例中ROV水下定位系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例中ROV水下定位系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例中ROV水下定位方法的流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。一方面，如图1-图3所示，本专利技术实施例提出一种ROV水下定位系统1，包括：声信标10，设于所述ROV2，所述声信标10用于发射定位信号；阵列的N个矢量水听器20，所述矢量水听器20用于接收所述定位信号并转发出去；计算机30，与所述声信标10、以及N个所述矢量水听器20均通信连接，所述计算机30用于：控制所述声信标发射定位信号；接收N个所述矢量水听器转发的N个定位信号并基于所述N个定位信号确定所述ROV的N个相对位置，所述相对位置包括所述ROV相对于所述测量点的方位及距离；基于N个所述相对位置，计算所述ROV相对于N个所述矢量水听器的N个第一极坐标；基于所述N个相对位置，采用短基线定位方法，计算所述ROV的第二极坐标；基于所述第一极坐标和所述第二极坐标，采用权值分配方法，计算所述ROV的目标极坐标。采用本专利技术实施例，利用矢量水听器在水面平台上搭建短基线定位系统，可以进一步提高短基线定位系统的定位精度。在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。根据本专利技术的一些实施例，所述计算机30，用于：基于所述ROV相对于N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种ROV水下定位系统，其特征在于，包括：/n声信标，设于所述ROV，所述声信标用于发射定位信号；/n阵列的N个矢量水听器，所述矢量水听器用于接收所述定位信号并转发出去；/n计算机，与所述声信标、以及N个所述矢量水听器均通信连接，所述计算机用于：/n控制所述声信标发射定位信号；/n接收N个所述矢量水听器转发的N个定位信号并基于所述N个定位信号确定所述ROV的N个相对位置，所述相对位置包括所述ROV相对于所述矢量水听器的方位及距离；/n基于N个所述相对位置，计算所述ROV相对于N个所述矢量水听器的N个第一极坐标；/n基于所述N个相对位置，采用短基线定位方法，计算所述ROV的第二极坐标；/n基于所述第一极坐标和所述第二极坐标，采用权值分配方法，计算所述ROV的目标极坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种ROV水下定位系统，其特征在于，包括：
声信标，设于所述ROV，所述声信标用于发射定位信号；
阵列的N个矢量水听器，所述矢量水听器用于接收所述定位信号并转发出去；
计算机，与所述声信标、以及N个所述矢量水听器均通信连接，所述计算机用于：
控制所述声信标发射定位信号；
接收N个所述矢量水听器转发的N个定位信号并基于所述N个定位信号确定所述ROV的N个相对位置，所述相对位置包括所述ROV相对于所述矢量水听器的方位及距离；
基于N个所述相对位置，计算所述ROV相对于N个所述矢量水听器的N个第一极坐标；
基于所述N个相对位置，采用短基线定位方法，计算所述ROV的第二极坐标；
基于所述第一极坐标和所述第二极坐标，采用权值分配方法，计算所述ROV的目标极坐标。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
定位模块，用于确定所述N个矢量水听器的中心的大地坐标；
所述计算机，还用于：
对所述目标极坐标进行姿态修正，确定所述ROV相对于三维坐标系的相对坐标，所述三维坐标系以所述N个矢量水听器的中心为坐标原点、垂直水面向上方向为Z轴、平行水面方向为XY轴；
基于所述相对坐标和所述中心的大地坐标，确定所述ROV的大地坐标。


3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述矢量水听器，用于：
获取声压信息和振速信息，以确定所述定位信号。


4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机，用于：
根据公式1，计算所述ROV的目标极坐标，



其中，(LatR,LonR,DepR)为所述ROV的目标极坐标，(Lati,Loni,Depi)为所述ROV第一大地坐标，(LatL,LonL,DepL)为所述ROV第二大地坐标。


5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：商志刚，杨丰茂，安妍妍，张博，楚立鹏，付圣峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司电子科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11