【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及利用短基线、超短基线等技术进行定位的水下定位系统，特别涉及一种水下引导定位方法、水下引导定位系统和计算装置。
技术介绍
1、在水下应急救援领域，经常需要对水下目标进行定位，其中“引导搜救”是一项迫切需求，即通过水下定位设备对水下目标进行定位，并引导水下救援人员搜索目标。由于gps信号在水下无法使用，因此水下定位通常采用声学定位的方法，通常包括超短基线、短基线以及长基线。在水下应急救援领域，比较常见的定位方法是短基线定位以及超短基线定位。目前高精度短基线和超短基线定位设备成本较高，且较为笨重。低精度短基线和超短基线定位设备又难以满足“引导搜救”任务需求。例如，市场上价格适中的超短基线定位设备，其实测定位精度通常不高于2%，而在实际搜救任务中，定位设备与被定位目标之间的距离通常超过数百米，当距离为300m时，目标定位误差将达到6m，搜救人员和被搜救目标之间的相对距离定位则可能达到12m，而通常水下可视距离不超过2至3米，当搜救人员距离目标较近时，每次定位得到的目标方位通常会因为较大的定位误差出现明显跳动，使搜救人员无法找到目标。
2、图1显示了典型的水下引导工况，图中矩形代表搜寻人员，三角形代表被搜寻目标，实线代表第一次定位结果，虚线代表第二次定位结果。当定位设备距离目标较远时，定位设备本身的误差效应会被放大。第一次定位时，目标在下方，第二次定位时，由于定位误差的影响，目标出现在上方。尤其定位出的搜寻人员与目标之间的距离剧烈变动，导致搜寻人员难以合理判断搜寻方向。
技术实现思路<
1、本专利技术的一个目的在于提供一种水下引导定位方法、水下引导定位系统和计算装置，其中所述水下引导定位方法能够对第一通信设备的位置和第二通信设备的位置进行准确定位，以引导所述第一通信设备至所述第二通信设备所在位置。
2、本专利技术的一个目的在于提供一种水下引导定位方法、水下引导定位系统和计算装置，其中所述水下引导方法结合成熟的短基线定位、超短基线定位等定位技术，通过询问-应答的方式获取定位设备和所述第一通信设备的相对距离信息、所述定位设备和所述第二通信设备的相对距离信息、所述第一通信设备和所述第二通信设备的相对距离信息、所述第一通信设备和所述第二通信设备的深度信息，进而可准确地确定多个被定位点之间的相对位置关系。
3、本专利技术的一个目的在于提供一种水下引导定位方法、水下引导定位系统和计算装置，其中定位设备发出广播询问信息，所述第一通信设备和所述第二通信设备可以接收广播询问信息，这样，所述水下引导定位方法可以避免所述定位设备对所述第一通信设备和所述第二通信设备依次询问造成的时间浪费，提高定位效率。
4、本专利技术的一个目的在于提供一种水下引导定位方法、水下引导定位系统和计算装置，其中在所述定位设备发出广播询问信息的过程中传递时间信息，利用测距精度容易保证的特性，在定位过程中即获取了所述定位设备和所述第一通信设备、所述定位设备和所述第二通信设备、所述第一通信设备和所述第二通信设备的相对距离信息，以提高定位效率和定位精度。
5、本专利技术的一个目的在于提供一种水下引导定位方法、水下引导定位系统和计算装置，其中在所述第一通信设备和所述第二通信设备进行应答时，应答信号中包含了所述第一通信设备和所述第二通信设备的深度信息，结合所述定位设备、所述第一通信设备和所述第二通信设备的相对距离信息，可以得到所述定位设备、所述第一通信设备和所述第二通信设备的位置约束关系，以提高定位效率和定位精度。
6、本专利技术的一个目的在于提供一种水下引导定位方法、水下引导定位系统和计算装置，其中定位过程中提供可靠的距离信息，避免定位误差造成距离跳动影响作业人员的判断，极大的提高了引导作业的可靠性。
7、依本专利技术的一个方面，本专利技术提供了水下引导定位方法，其中所述水下引导定位方法包括如下步骤：
8、s1，定位设备向第一通信设备和第二通信设备发送一条广播询问信息；
9、s2，所述第二通信设备在收到广播询问信息后，延时对所述定位设备进行应答；
10、s3，所述第一通信设备在收到所述第二通信设备的应答信号后，延时对所述定位设备进行应答；
11、s4，所述定位设备在收到所述第一通信设备和所述第二通信设备的应答信号后，计算所述第一通信设备和所述第二通信设备在所述定位设备的局部坐标系中的坐标；
12、s5，所述定位设备将所述第一通信设备和所述第二通信设备在局部坐标系中的坐标映射为“ned（北东地）”坐标系中的坐标；
13、s6，根据“ned（北东地）”坐标系中的坐标，所述定位设备将所述第二通信设备相对于所述第一通信设备的方位信息反馈给所述第一通信设备，以引导所述第一通信设备寻找所述第二通信设备；
14、在所述步骤s4中，根据所述第一通信设备和所述第二通信设备在所述定位设备的局部坐标系中的方位角和、所述第一通信设备和所述定位设备的距离、所述第二通信设备和所述定位设备的距离、所述第一通信设备和所述第二通信设备的距离、所述第一通信设备的深度信息以及所述第二通信设备的深度信息，计算所述第一通信设备和所述第二通信设备在所述定位设备的局部坐标系中的坐标、；
15、所述定位设备根据自身广播询问信号发出时刻、水中声速、所述第一通信设备的延时应答时间、所述第二通信设备的延时应答时间和时间差，计算所述定位设备和所述第一通信设备的距离、所述定位设备和所述第二通信设备的距离以及所述第一通信设备和所述第二通信设备的距离的计算过程为：
16、(1)
17、(2)
18、(3)
19、结合式(1)、(2)、(3)可得：
20、(4)，
21、其中参数为所述第一通信设备的应答信号的抵达时刻，参数为所述第二通信设备的应答信号的抵达时刻；
22、计算所述第一通信设备在所述定位设备的局部坐标系中的坐标的公式为：
23、
24、其中为在平面投影与轴的夹角，为与平面的夹角，参数为所述定位设备的深度信息；
25、所述第二通信设备在所述定位设备的局部坐标系中的坐标中的和满足以下约束条件：
26、；
27、通过公式计算得出。
28、根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤s1中，定位设备选自：短基线设备、超短基线设备以及长基线设备中的一种或是至少两种的组合。
29、根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤s1中，关于所述广播询问信息的通信信号依次由同步信号段、通信header段以及通信数据段组成；
30、在所述步骤s2中，所述第二通信设备在广播询问时刻的基础上，延时对所述定位设备进行应答，应答信号中附加所述第二通信设备的深度信息；
31、在所述步骤s3中，所述第一通信设备在收到所述第二通信设备的应答信号后，在应答信号的抵达时刻的基础上，延时对所述定位设备进行应答，应答信号中附加所述第一通信设备的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.水下引导定位方法，其特征在于，所述水下引导定位方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的水下引导定位方法，其特征在于，在所述步骤S1中，定位设备选自：短基线设备、超短基线设备以及长基线设备中的一种或是至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的水下引导定位方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的水下引导定位方法，其特征在于，在所述步骤S4之前，所述水下引导定位方法进一步包括步骤：
5.根据权利要求1至4中任一所述的水下引导定位方法，其特征在于，所述第一通信设备延时对所述定位设备进行应答的延时时间和所述第二通信设备延时对所述定位设备进行应答的延时时间相同。
6.根据权利要求5所述的水下引导定位方法，其特征在于，所述第一通信设备延时对所述定位设备进行应答的延时时间和所述第二通信设备延时对所述定位设备进行应答的延时时间是300ms。
7.水下引导定位系统，其特征在于，包括定位设备、第一通信设备以及第二通信设备；
8.根据权利要求7所述的水下引导定位系统，其特征在于，
9.根据权利要求
10.计算装置，其特征在于，包括存储器和处理器，其中，
...【技术特征摘要】
1.水下引导定位方法，其特征在于，所述水下引导定位方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的水下引导定位方法，其特征在于，在所述步骤s1中，定位设备选自：短基线设备、超短基线设备以及长基线设备中的一种或是至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的水下引导定位方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的水下引导定位方法，其特征在于，在所述步骤s4之前，所述水下引导定位方法进一步包括步骤：
5.根据权利要求1至4中任一所述的水下引导定位方法，其特征在于，所述第一通信设备延时对所述定位设备进行应答的延时时间和所述第二通信设备延时对所述定位设备进行应答的延时时间相同。
6.根据权利要求5所述的水下引导定位方法，其特征在于，所述第一通信设备延时对所述定位设备进行应...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永恒，刘飞龙，金丽玲，马舒，尤加志，吴瑞，
申请(专利权)人：云南保利天同水下装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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