本技术涉及水下定位技术,介绍了在线性声剖面条件下,利用单信标进行半定规划定位的方法及系统。该技术依托半定松弛技术,将定位问题转化为半定规划形式,并运用内点法进行求解,以实现精准的水下定位。
背景技术
水下航行器(AUV)被广泛应用于水下搜救、水下作业以及海洋环境数据采集等任务中。AUV需要实时获得自身的位置坐标才可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且最有效的定位方法。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通常会假设水声声速为恒定的,直接以AUV与信标之间的距离作为观测量。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距离计算误差,进而会导致较大的单信标定位的误差,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,研究线性声速剖面条件下的单信标定位方法具有广泛的应用前景,通过更精确的描述线性声剖面条件下声传播信道轨迹以及信号传播时间观测模型,可以在一定程度上减少单信标定位的误差。
实现思路