| 发明名称 | 相对距离与追踪坐标值相结合的多AUV自主定位方法 | ||
| 摘要 | 本发明涉及一种相对坐标与追踪坐标相结合的多AUV（水下自主航行器）自主定位方法，属于水下无线网络领域。本方法利用水下多AUV节点之间的距离，去校正各节点内的追踪坐标值，减小追踪误差，延长AUV节点在水下有效工作的时间，无需采用传统的水面定位浮标或者水底定位锚标。 | ||
| 申请公布号 | CN103558622B | 申请公布日期 | 2015.07.22 |
| 申请号 | CN201310537456.7 | 申请日期 | 2013.11.04 |
| 申请人 | 北京理工大学 | 发明人 | 张全新;高越;秦贺;李元章;马忠梅;张雪兰;谭毓安 |
| 分类号 | G01S19/48(2010.01)I;G01S19/40(2010.01)I | 主分类号 | G01S19/48(2010.01)I |
| 代理机构 | 代理人 | ||
| 主权项 | 相对距离与追踪坐标值相结合的多AUV自主定位方法，其特征在于：具体实施步骤如下：步骤一，在n个AUV中选定任意一个AUV作为基准点，n为AUV的总数量；步骤二，获取各个AUV的追踪坐标值，其中基准点的追踪坐标值为N<sub>1</sub>(x<sub>1</sub>，y<sub>1</sub>，z<sub>1</sub>)，其余AUV的追踪坐标值分别为N<sub>2</sub>(x<sub>2</sub>，y<sub>2</sub>，z<sub>2</sub>)，……，N<sub>n</sub>(x<sub>n</sub>，y<sub>n</sub>，z<sub>n</sub>)；步骤三，计算各点到基准点的相对距离；具体方法为：各AUV向周围广播其坐标信息，根据声波传播速度以及到达时间计算出各个AUV与基准点间的距离，依次记为d<sub>1</sub>，d<sub>2</sub>，……，d<sub>n‑1</sub>；步骤四，利用距离和基准点，计算其他点的推算坐标；为确定各点之间的相对位置关系，采用距离坐标构建法寻找各点的推算坐标；在N<sub>1</sub>N<sub>2</sub>所在直线上寻找N<sub>2</sub>点的推算坐标为(x′<sub>2</sub>，y′<sub>2</sub>，z′<sub>2</sub>)；具体方法为：(x′<sub>2</sub>，y′<sub>2</sub>，z′<sub>2</sub>)与(x<sub>1</sub>，y<sub>1</sub>，z<sub>1</sub>),(x<sub>2</sub>，y<sub>2</sub>，z<sub>2</sub>)在同一条直线上，并且满足<img file="FDA0000687788790000011.GIF" wi="1556" he="333" />步骤五，按照步骤四的方法，分别得到其余AUV的推算坐标值(x′<sub>3</sub>，y′<sub>3</sub>，z′<sub>3</sub>)……(x′<sub>n</sub>，y′<sub>n</sub>，z′<sub>n</sub>)；基准点的推算坐标值仍为(x<sub>1</sub>，y<sub>1</sub>，z<sub>1</sub>)；步骤六，在保持各个节点间距离不变的情况下，进行非线性等式约束最优化，修正追踪坐标；具体方法为：步骤6.1，计算各AUV的追踪坐标与推算坐标间的距离，并求和，记作D；<img file="FDA0000687788790000012.GIF" wi="1325" he="189" />步骤6.2，采用序列二次规划算法，寻找各点的修正坐标值，使D的值最小并满足约束条件；约束条件有两个：1、各节点与基准点间的距离保持不变；2、相邻节点间的距离保持不变；其中各点的修正坐标值作为未知值，各点的修正坐标为N<sub>1</sub>(x″<sub>1</sub>，y″<sub>1</sub>，z″<sub>1</sub>),N<sub>2</sub>(x″<sub>2</sub>，y″<sub>2</sub>，z″<sub>2</sub>)，……，N<sub>n</sub>(x″<sub>n</sub>，y″<sub>n</sub>，z″<sub>n</sub>)；d<sub>1</sub>，d<sub>2</sub>，……，d<sub>n‑1</sub>表示各点与基准点的距离，d<sub>n</sub>，d<sub>n+1</sub>，……，d<sub>2n‑3</sub>表示各相邻节点间的距离；<img file="FDA0000687788790000021.GIF" wi="1588" he="187" />约束条件为：<img file="FDA0000687788790000022.GIF" wi="1257" he="950" />步骤6.3，优化结束时，包括基准点在内的各个AUV节点，均得到一个修正坐标值，用修正坐标值代替各个节点的追踪坐标值；步骤七，上浮校正坐标值计算各个节点自身的修正坐标值和追踪坐标值之间误差程度，若超过预设的阈值，则该节点将上浮到水面，通过GPS定位获取精确坐标信息，代替其自身追踪坐标值以达到校正的目的，然后再下潜返回工作状态。 | ||
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