本技术涉及水下定位技术,提出了一种能够估算未知声速的单信标半定规划定位方法及系统。该方法通过构建伪线性定位方程,并将其转化为有约束的最小二乘问题,进而引入辅助变量,实现线性近似,以提高定位精度和效率。
背景技术
精确实时的位置反馈是水下航行器(AUV)完成既定工作任务的基础。由于电磁波信号在水下衰减较快,常用声学信号作为AUV水下定位的传播媒介。目前较为常见的水声定位方法为长基线定位与超短基线定位,其中长基线定位需要进行多个水下信标的布放、校准与回收,成本较高且耗时,而超短基线定位则需要对声学基阵的位置和姿态进行精细化的标定。相比之下,结合单水声信标与航位推算信息的水下单信标定位方法以其成本低、灵活性好且可以获得有界的定位误差等优势,近年来得到了研究人员的广泛关注。
目前的水下单信标定位方法通常会将水声声速看作恒定已知的,直接以名义的声速值乘以水听器检测到的水声信号传播时间来获得AUV与信标之间的距离,以此作为观测量。然而在实际的水下定位应用中,水声声速会受到海水的温度、盐度以及深度等物理因素的影响,其值通常与时间和空间相关,为时变且未知的,而声速的设置误差会引起距离的计算误差,进而会导致导航定位的误差,影响单信标系统的实际应用能力,因此,研究可以在估计AUV位置的同时估计未知水声声速的单信标定位方法具有重要的应用前景。
通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:现有基于虚拟长基线的单信标定位技术不能同时估计AUV位置与声速,获得的AUV定位位置精度差,导航误差较大。
实现思路