[发明专利]水下自主航行器AUV自主定位方法

摘要

本发明涉及一种水下自主航行器AUV自主定位方法，包括以下步骤：一、为每个AUV设定目标位置，然后让AUV自主前往目标位置工作；二、AUV下潜后，由于追踪仪器和水流对误差造成的影响，定位精度会慢慢下降；三、各AUV定期向周围广播其坐标信息以及坐标精确度λ；四、各AUV实时计算定位精度，每当AUV的坐标精确度λ低于限定值，或者至少三个邻节点的坐标精度高于自身，此AUV就会进行坐标更新。本发明无需采用传统的水面或者水底定位锚标，可以延长AUV在水中滞留工作的时间，并且为全分布式，无中心控制，无数量限制，对网络拓扑结构无限制，可以利用正常通讯信息搭载坐标和精确度信息，有利于减少通讯量，技术成熟，运算负担轻。

主权项

一种水下自主航行器AUV自主定位方法，包括以下步骤：一、为每个AUV设定目标位置，然后让AUV自主前往目标位置工作，当AUV入水前，由于可以得到精确的GPS定位信号，所以设定刚入水时各个AUV的定位精度λ＝1；二、AUV下潜后，依靠自身所携带的导航仪器进行定位，并朝向事先设定的目标区域航行；三、各AUV定期向周围广播其坐标信息以及定位精度λ；同时，当某个AUV收到其他AUV的坐标广播时，会先根据声波传输的速度和到达时间推算出两者之间的距离d，将其坐标、定位精度λ、以及两者之间的距离记录下来，存入邻节点列表中；每个AUV保存的邻节点列表内容都有一定的有效期，超过有效期后如果没有得到更新，则该项内容作废，对应条目被清空；四、各AUV实时计算定位精度 λ = ( 1 - t n - t lu N * t ut ) * ( 1 - d ( u , t ) d ( u , lu ) + d ( u , t ) ) , 其中tn是当前时间，tlu是此AUV上次坐标更新的时间，N为任意正整数，tut是AUV坐标更新的时间间隔，d(u，t)是AUV进行坐标更新时，更正后的坐标和仪器追踪坐标之间的距离差，初始值为0，d(u，lu)是最新的两次坐标更新之间航行过的距离，为了防止出现除以0的情况，规定当d(u，t)＝0时d(u，lu)＝1，当d(u，t)≠0时d(u，lu)取实测值；每当AUV的定位精度λ低于限定值，或者至少三个邻节点的定位精度高于自身，此AUV就会进行坐标更新，坐标更新分三种情况：1)自身定位精度值λ低于设定限值：如果某个AUV判断自己的定位精度λ低于设定值时，首先去查找自己的邻节点列表，并选出λ值最高的三个邻节点坐标信息；如果排第三高的邻节点λ值高于其自身的λ值，则该节点尝试利用定位精度最高的三个邻节点信息对自身坐标及定位精度进行更新，如果获得解则更新自己的坐标值，同时将λ更新为定位精度第三高的邻节点的λ值；如果无解或排第三高的邻节点λ值低于其自身的λ值，则放弃利用邻节点更新，上浮获取GPS坐标校正，每次上浮获取GPS坐标值之后，将自身的λ重新设置为1；2)自身定位精度值λ不低于设定限值，但邻节点中至少有三个点的定位精度 高于其定位精度：这种情况下，此AUV也尝试利用定位精度最高的三个邻节点信息对自身坐标及定位精度进行更新，如果获得解则更新自己的坐标值，同时将λ更新为定位精度第三高的邻节点的λ值，如果无解则继续自行导航、实时调整定位精度λ；3)自身定位精度值λ不低于设定限制，而且邻节点中不存在至少三个点的定位精度高于其定位精度：这种情况下，此AUV继续在水下工作、导航、实时调整定位精度λ。