本技术涉及水下定位领域,提出了一种新型的水下单信标虚拟长基线定位方法和系统,特别考虑了声波传播中的折射现象。当自主水下航行器(AUV)接收到水声信标发出的水声信号,并结合已知的信号发射时间,可以准确获取位置信息。
背景技术
水下航行器(AUV)在执行水下作业任务过程中,需要实时获得自身的位置坐标,以保证运动控制的精度和所采集数据的有效性。由于电磁波信号在水下衰减较快,水声定位成为目前在水下环境中应用最为广泛的定位方法。相比于常见的水下长基线定位与超短基线定位技术,结合单水声信标与航位推算信息的定位方法由于仅需要单个位置已知的水声信标来提供定位辅助,可以极大的减少长基线定位的时间与经济成本,且可以获得更大的定位灵活性,因而获得了研究人员的广泛关注。
目前的水下单信标定位方法多会假设水声声速为恒定的,直接以AUV与信标之间的距离来修正航位推算数据。而在实际的水下定位应用中,受到海水的温度、盐度以及深度等因素的影响,水声声速随空间变化,尤其是在深度方向,声速值变化梯度较大,这会造成明显的声传播折射现象。忽略声传播折射的影响会造成较大的测距误差,进而会导致单信标定位的误差,影响单信标系统的实际应用能力。研究表明,对于深海环境,水声声速剖面可以近似为线性的,即声速值可近似为深度的线性函数形式,也就是说,线性声速剖面条件下的单信标定位具有广泛的应用前景。
通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:针对于线性声速剖面这一常见的声剖面形式,现有单信标定位方法未考虑声传播折射的影响,会造成较大的测距误差,进而导致获得的位置解算结果精度低,单信标定位的实际应用能力较弱。
实现思路