水下定位

摘要： 为将视觉惯性里程计(VIO)有效地应用到水下场景中,提出一种适用于自主水下机器人(AUV)执行近距离作业任务时的水下VIO。针对水下环境中缺乏角点以及存在大量重复特征的特点,该系统在视觉部分使用了基于直接法的数据关联方式,在特征点提取过程中将像素点的梯度模作为特征提取的标准;为保证提取出足够多且有效的特征点,采用动态调整特征点提取数量和提取阈值的方法。此外,通过最小化光度误差对视觉状态量进行估计。在AQUALOC数据集上的实验表明,本系统采用的直接法在比较恶劣的水下环境中获得了比ORBSLAM3更高的定位精度,并可构造出相对稠密的地图。

摘要： 深拖和AUV调查是深水工程勘察主要作业方式,精确确定深拖拖体、AUV在水下的位置对深海工程勘察作业至关重要。目前水下定位多采用声学导航定位,其中超短基线定位系统因其结构简单、操作便利、测距精度高、成本低等诸多优势而广泛应用于深水工程勘察作业中。文章介绍了超短基线水下导航定位原理与系统组成,分析了超短基线定位影响因素及提升定位精度的方法。结合实例,阐述了超短基线在深拖与AUV深水工程勘察作业中的应用。

摘要： 移动目标的位置和速度估计是水下传感器网络应用的重要内容。针对到达时间差(TDOA)和到达角(AOA)融合只能进行目标位置估计的局限性以及位置估计中遇到的非线性问题,提出了一种多模态信息融合的三步定位方法。该方法在TDOA/AOA基础上,通过融合到达频差(FDOA)来同时估计运动目标的位置和速度。前两步采用两步加权最小二乘法来估计目标的粗略位置和速度。为了更好地求解非线性定位问题,第三步将定位问题表述为最大似然函数,利用鲸鱼优化算法求解。通过第二步的解,构造鲸鱼优化算法的初始种群,以测量误差方差倒数为算法适应度函数的权重。仿真结果表明,该方法与TDOA定位方法、TDOA/AOA混合定位方法和两步加权最小二乘(TSWLS)算法相比,在位置和速度估计精度和偏差方面均优于上述方法。

摘要： 水下无线传感器网络在环境监测、海上勘探、灾害预防和军事行动等方面有许多潜在的应用。由于其中大多需要使用位置信息标记感测数据,这使得定位算法成为水下无线传感器网络设计的重要组成部分。因此,为了完成水下定位,近年来人们探索了许多方法,对有关水下无线传感器网络定位的研究进行总结,分析了目前的水下定位方法和现状。为了对水下定位技术进行深入研究,还对目前的水下定位技术进行分类阐述,讨论这些技术的应用场景,并比较了它们的优缺点,为水下定位的后续研究提供参考。

摘要： 针对线性化平差估计和高斯牛顿迭代算法求解海底应答器不稳定的问题,基于伴随矩阵与逆矩阵的关系,导出了海底应答器定位的Landweber迭代算法。基于残差最小准则,给出了松弛参数的自适应调整公式。最后采用水下定位实测数据进行实验,结果表明:Landweber迭代算法能够提高线性化平差估计的求解精度,数值稳定性优于高斯牛顿迭代算法。

摘要： 针对水声定位工作中水下信源位置获知问题,利用非同步单信标定位模型进行水下信源位置校准,通过获取水面船的高精度DGPS信息,应用单信标定位的逆过程,通过多次测量进而求解出信标位置。选取两种不同粒子群优化算法进行对比,并考察不同校阵路径下对位置校准结果的影响,仿真结果表明,竞争粒子群优化算法对目标的寻优速度最快,在环形航路下的信标校准结果最为理想。

摘要： 获奖情况:2022年中国安装协会科学技术进步奖三等奖一、成果研究背景过江管道沉放是整个管道水下施工中极为重要和关键的一环,在水动力环境条件下,沉管管道在沉放过程中的运动响应直接影响管道施工过程的安全性和稳定性、水下定位的精度和施工的经济性等。管道通常具有体积大、重量大、施工作业环境复杂等特点,管道沉放过程工艺复杂,涉及到人员、设备、拖船等的统筹安排,控制不当极易导致施工事故,造成重大的人员财产损失。

摘要： 为了满足多关节潜器(MAUV)在深海进行精细化探测的需要,实现其在基线长度实时变化的情况下仍能进行高精度定位,设计并实现了一种适用于MAUV的变基线定位系统.该定位系统通过水听器阵列获得潜标发射的线性调频(LFM)水声信号,利用同步时延估计算法得到时延信息;辅助以光纤陀螺仪、关节转角传感器数据,通过基线解算算法更新基线长度及姿态参数;结合温盐深仪、多普勒计程仪数据,利用变基线定位算法计算得到MAUV的三维位置坐标.通过基于Bellhop的定位仿真及消声水池实验验证,结果表明该定位系统具有稳定性强、定位精度高的优点,其定位精度优于斜距的1％,能满足MAUV在深海工作的定位要求.

摘要： 针对水下传感器网络中定位精度不高的问题,提出了一种基于入侵杂草算法的水下目标定位方法.利用入侵杂草优化算法,以定位误差为目标函数,优化设计未知节点的位置初值;利用初值和距离干扰参数估计粗略解,并引入目标定位误差来构造新的定位方程;根据加权最小二乘算法求解获得未知节点的精确解.通过与克拉美罗下界进行比较,验证了算法性能.仿真结果表明,提出的优化定位方法可得到更好的定位精度.

摘要： 声速误差是水下声学定位的重要误差来源,主要包括声速测量本身的不确定性及声速时空变化误差.本文基于常梯度声线跟踪模型,导出入射角、声速梯度及深度变化产生的声线扰动数学模型.已有研究表明,对于相同的水深和声速梯度,入射角越大其扰动对声线影响越大,声线弯曲影响越明显.依据导出的入射角扰动对声线扰动的函数响应关系,构建了入射角相关的水下定位分段指数函数随机模型.试验结果表明:分段指数函数随机模型的定位结果相较于等权模型、指数模型有明显改善,与分段余弦随机模型定位结果相当,但本文随机模型会保留更多观测信息.

摘要： 介绍了针对海底隧道沉管水下施工定位测量的特点和要求所开发的高精度水下定位三维辅助决策系统的技术特点，并详细阐述了系统中所涉及的的数据通信模块、核心计算模块、三维显示模块及辅助工具模块。

摘要： 超短基线系统在水下定位的过程与海洋声速密切相关,声线修正对超短基线系统的影响很大.目前,国内外许多学者对修正声线的方法进行了大量的研究,杨晓涵等人提出的基于最小二乘法的水下测距与定位方法有较高的定位精度,在处理大量复杂的水下数据时计算量大、迭代耗时.王燕提出的声线修正迭代法比传统方法简便,有较快的计算速度,适用于长基线定位系统,拓展到超短基线作用的浅水区范围内,易忽略实际声速中的重要特征点.因此,本文提出了一种基于最大偏移量法的声线跟踪快速定位算法,既能精简声速剖面以提升工作效率,又能忠实原始声速剖面以避免对各类误差对有效数据的掩盖.通过实验证明,该方法能大幅度减少计算量,同时保证良好的定位精度.

摘要： 本文借助地磁背景场及地磁测量,通过对相关分析中各指标的研究,给出了用于水下地磁匹配定位的最优指标.分析了现有TERCOM算法的缺陷并对其进行了改进,提高了水下地磁匹配定位的精度；提出了基于两段序列匹配后的重心位置计算INS前期积累误差的算法,实现了对INS的准确修正,确保了载体的定向精度.试验验证了这些方法的正确性.

摘要： 介绍了目前海洋调查中测量设备拖曳体(拖鱼)的三种基线水声定位方式；分析了不同方法确定水下目标位置的差异。对超短基线法进行了初步研究和改进，更进一步的提高拖鱼定位的精度。

摘要： 在分析短基线、长基线和组合水声定位系统的特点的基础上,结合国内外声学定位系统的技术发展现状,对水声定位系统的分类及其原理、定位精度、发展现状与应用等方面进行了研究。

摘要： 超短基线定位技术是近年来水下声学定位控制与检测领域一项全新的应用技术,简要阐述了超短基线定位技术在海洋石油工程中的应用.通过与传统作业方法的比对,该技术具有便捷、测量结果准确等特点,建议推广应用.超短基线定位技术应用于联锁排铺设施工的定位与检测，是铺排施工中定位控制与检测工艺的创新。在胜利海上油田海洋石油工程的实际应用效果证明，其工艺先进、作业方法及控制手段稳定可靠，测量精度完全满足施工的需求。超短基线定位技术在联锁排铺排施工中的成功应用，不但大幅提高了铺排施工的进度与质量，而且还可以有效降低施工作业成本和水下探摸的安全风险.可在同行业推广应用。

摘要： 超短基线定位技术是近年来水下声学定位控制与检测领域一项全新的应用技术,简要阐述了超短基线定位技术在海洋石油工程中的应用.通过与传统作业方法的比对,该技术具有便捷、测量结果准确等特点,建议推广应用.超短基线定位技术应用于联锁排铺设施工的定位与检测，是铺排施工中定位控制与检测工艺的创新。在胜利海上油田海洋石油工程的实际应用效果证明，其工艺先进、作业方法及控制手段稳定可靠，测量精度完全满足施工的需求。超短基线定位技术在联锁排铺排施工中的成功应用，不但大幅提高了铺排施工的进度与质量，而且还可以有效降低施工作业成本和水下探摸的安全风险.可在同行业推广应用。

摘要： 超短基线定位技术是近年来水下声学定位控制与检测领域一项全新的应用技术,简要阐述了超短基线定位技术在海洋石油工程中的应用.通过与传统作业方法的比对,该技术具有便捷、测量结果准确等特点,建议推广应用.超短基线定位技术应用于联锁排铺设施工的定位与检测，是铺排施工中定位控制与检测工艺的创新。在胜利海上油田海洋石油工程的实际应用效果证明，其工艺先进、作业方法及控制手段稳定可靠，测量精度完全满足施工的需求。超短基线定位技术在联锁排铺排施工中的成功应用，不但大幅提高了铺排施工的进度与质量，而且还可以有效降低施工作业成本和水下探摸的安全风险.可在同行业推广应用。

摘要： 超短基线定位技术是近年来水下声学定位控制与检测领域一项全新的应用技术,简要阐述了超短基线定位技术在海洋石油工程中的应用.通过与传统作业方法的比对,该技术具有便捷、测量结果准确等特点,建议推广应用.超短基线定位技术应用于联锁排铺设施工的定位与检测，是铺排施工中定位控制与检测工艺的创新。在胜利海上油田海洋石油工程的实际应用效果证明，其工艺先进、作业方法及控制手段稳定可靠，测量精度完全满足施工的需求。超短基线定位技术在联锁排铺排施工中的成功应用，不但大幅提高了铺排施工的进度与质量，而且还可以有效降低施工作业成本和水下探摸的安全风险.可在同行业推广应用。

摘要： 本文介绍了一种适用于水下高速目标定位的智能定位浮标系统的研制.该系统通过3-4个定位浮标可实现水下高速运动目标(水下航行器等)的高精度定位和轨迹跟踪.该系统具有水下传感器数据采集处理功能与无线数据传输功能,同时可通过系统自带的GPS完成浮标的精确定位,并可将水声数据和GPS位置信息等通过WLAN传输到控制基站,并通过显控平台进行数据融合和定位解算显示.本系统兼具根据定位轨迹完成运动目标的航速和航向以及角速度等测量功能.本系统的突出优点是适用于高速运动目标、作用距离远、定位精度高、轨迹跟踪平滑、实时性等.

摘要： 本申请涉及水下定位方法、定位系统及存储介质。所述方法包括：获取定位请求频率相同的同频数据组，将当前时刻接收到的同频数据组作为标准数据组，除标准数据组之外的同频数据组为非标准数据组；遍历非标准数据组，获取与标准数据组的时间戳的时间间隔在遍历筛选范围内的非标准数据组作为参考数据组，参考数据组所对应的基站为参考基站；获取至少两个参考基站所对应的参考数据组，将标准数据组与任意一个参考数据组进行组合，获取组合定位数据组；根据组合定位数据组中的基站的位置信息，获取定位目标的参考位置，将参考位置进行验证后获取定位目标的精确位置。本申请解决了水下定位中高刷新率导致距离模糊、定位精度低的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种水下定位网格结构及水下定位养殖装置，包括网格、连接绳和锚固组件，所述网格由绳索横纵交错编织形成，且所述网格内部形成用于对养殖网箱进行限位固定的定位空间，所述网格外侧均匀连接有多个连接绳，所述连接绳与所述锚固组件相连接，所述锚固组件固定在海底，在所述锚固组件作用下对所述网格进行张紧固定，所述网格与海底具有一定的高度差。其可将养殖网箱有序的排放限位至海底的特定位置，避免并排的多个养殖网箱之间纠缠打结，节省养殖空间，并且养殖网箱内部空间不会受到海底流涌和潮汐差影响。

摘要： 本发明公开了一种水下定位插拔桩系统及水下定位插拔桩方法，本发明使得插拔桩变得更加灵活便捷。桩腿拔起并收回时，船舶或平台即可以移动；船舶或平台到达目标作业区域后，升降系统将桩腿下放并插入海底，将船舶或平台锚定在该位置固定，即可以进行作业。本系统使得海上作业船舶或平台同时具备了快速灵活性、稳定性和安全性，减少了传统抛锚的过程，大大提高了作业船舶平台的工作效率。

摘要： 本申请涉及水下定位方法、定位系统及存储介质。所述方法包括：获取定位请求频率相同的同频数据组，将当前时刻接收到的同频数据组作为标准数据组，除标准数据组之外的同频数据组为非标准数据组；遍历非标准数据组，获取与标准数据组的时间戳的时间间隔在遍历筛选范围内的非标准数据组作为参考数据组，参考数据组所对应的基站为参考基站；获取至少两个参考基站所对应的参考数据组，将标准数据组与任意一个参考数据组进行组合，获取组合定位数据组；根据组合定位数据组中的基站的位置信息，获取定位目标的参考位置，将参考位置进行验证后获取定位目标的精确位置。本申请解决了水下定位中高刷新率导致距离模糊、定位精度低的技术问题。

摘要： 本发明涉及水下定位技术领域，具体而言，涉及一种机器人水下定位方法及机器人水下定位系统。一种机器人水下定位方法，其包括以下步骤：接收安装在水面平台上的短基线基阵输出的表征机器人相对于所述水面平台位置的信号，并输出表征机器人相对于所述水面平台位置的第一位置信息；判断所述水面平台是否位于第一区域或第二区域；若所述水面平台位于第一区域，根据所述第一位置信息及所述第二位置信息，确定所述机器人的位置；若所述水面平台位于第二区域，根据所述第一位置信息、所述第三位置信息及第四位置信息，确定所述机器人的位置。该机器人水下定位方法能够提高机器人在水下的定位精度。

摘要： 本发明公开了一种水下定位装置及水下定位方法。水下定位装置包括：多个寻鱼器，包括一个主寻鱼器和至少两个从寻鱼器，其中每一所述寻鱼器用于测量其至水下目标的距离值；至少三根连接杆，每一连接杆用于连接相邻的两个寻鱼器；其中，所述主寻鱼器和至少两个所述从寻鱼器被所述连接杆连接而呈非共线分布；以及控制单元，根据各所述寻鱼器所测量的距离值和各所述寻鱼器的坐标得到所述水下目标的坐标。本发明通过非共线排布的至少三个寻鱼器能够快速方便地获得水下目标的正确位置，即充分利用现有设备实现水下目标的精确定位，成本低廉、极易携带，使用维护灵活方便。

摘要： 本发明属于沙滩、湖泊等室外游泳场所定位技术领域，具体涉及一种室外游泳水下定位手环及水下定位方法。主要包括室外游泳水下定位手环和外围设备。所述室外游泳水下定位手环包括通信控制模块、定位模块、显示模块、传感器模块、射频模块、振动马达模块和/或扬声器模块以及向上述模块供电的电源。所述外围设备包括外围通信设备、外围定位设备、环境监测设备、服务器和供电设备。水下定位采用超短基线定位方式，由手环定位模块中的定位水声换能器与外围定位设备中的定位水声应答器匹配使用，利用双向时间测距法记录相关时间并计算游泳者与固定于水下的每个定位水声应答器间的距离，服务器接收到相关信息后采用最小二乘法计算游泳者的水下位置。

摘要： 本实用新型公开了一种水下定位网格结构及水下定位养殖装置，包括网格、连接绳和锚固组件，所述网格由绳索横纵交错编织形成，且所述网格内部形成用于对养殖网箱进行限位固定的定位空间，所述网格外侧均匀连接有多个连接绳，所述连接绳与所述锚固组件相连接，所述锚固组件固定在海底，在所述锚固组件作用下对所述网格进行张紧固定，所述网格与海底具有一定的高度差。其可将养殖网箱有序的排放限位至海底的特定位置，避免并排的多个养殖网箱之间纠缠打结，节省养殖空间，并且养殖网箱内部空间不会受到海底流涌和潮汐差影响。

摘要： 本实用新型提供一种水下定位信标触发器，包括：主体、支架和导体；所述主体设置有导向部和用于容置测试器的容置部；所述支架与所述导向部活动连接，在背离或靠近所述主体的方向上运动，所述支架上设置有支撑部；所述导体设置在所述支撑部处，其包括水电门连接段和定位孔连接段，所述水电门连接段和所述定位孔连接段连接。本实用新型的水下定位信标触发器通过导体连接水下定位信标水电门和定位孔，避免直接接触水下定位信标，并且还可以通过支架调整水下定位信标和测试设备到合适距离，方便快捷，提高脉冲信号的稳定性，缩短测试时间，减小耗电，避免因测试不当导致频繁更换水下定位信标。

摘要： 本实用新型提供一种水下定位装置、水面定位装置及定位系统，所述水下定位装置包括第一处理器模块、第一定位模块、信号发射模块和第一通信模块；所述第一处理器模块分别与所述第一定位模块、所述信号发射模块和所述第一通信模块连接；所述信号发射模块用于发射不同频率的定位信号，以使浮于水面的水面定位装置采集位置信息和预设的参数信息；所述第一通信模块用于与所述水面定位装置建立通信连接，以接收所述位置信息和所述参数信息，并将所述位置信息和所述参数信息通过所述第一处理器模块发送给所述第一定位模块。本实用新型实现水下设备的精确定位，并且不需要采用估算深水设备速度与海洋速度，降低了现有深水定位系统的实现复杂度。