一种定位水下机器人的方法、设备及存储设备与流程

本发明涉及水下机器人领域，尤其涉及一种定位水下机器人的方法、设备及存储设备。

背景技术：

随着科技的发展，机器人的研究也越来越多，机器人的用途也越来越多，比如清洁、探测、巡检等，也有越来越多的机器人被用于水下进行探测和巡检等。现有技术中，存在多种方式来确定机器人移动时所在的位置，例如利用gps定位，超声波或激光定位，但是gps技术用于水下定位效果较差，激光等方法定位时计算量较大，较为复杂。因此，为快速、方便、精确地得到水下机器人的位置，亟需要研究一种更方便、精确地定位水下机器人的方法。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种定位水下机器人的方法、设备及存储设备，主要包括以下步骤：

步骤1：根据浮漂上的gps定位装置，确定所述浮漂在世界坐标上的位置；

步骤2：水下机器人的主动声呐发送声波信号给所述浮漂；

步骤3：所述浮漂上的三个被动声呐根据所述水下机器人的主动声呐发送的声波信号测出所述浮漂到所述水下机器人的直线距离；

步骤4：建立相对所述浮漂的坐标系，根据测出的所述浮漂到所述水下机器人的直线距离，计算出所述水下机器人相对于所述浮漂的位置；

步骤5：所述浮漂根据水下机器人相对于所述浮漂的位置，结合所述水下机器人在世界坐标系中的位置偏差，对水下机器人进行定位。

进一步地，在步骤1中，所述浮漂位于水面上，包括浮漂gps定位系统和被动声呐测距系统。

进一步地，在步骤3中，所述三个被动声呐以均匀阵列的方式装在浮漂中继系统圆周上。

进一步地，在步骤4中，相对所述浮漂的坐标系，是以其中一个被动声呐为相对坐标系的原点，以平行于世界坐标的x轴建立x轴，平行于世界坐标系的y轴建立y轴。

进一步地，在步骤5中，所述浮漂采用相对定位的方法定位水下机器人，具体过程为：所述浮漂上的gps定位装置，确定所述浮漂在世界坐标上的位置(x0,y0,z0)；以其中一个被动声呐为相对坐标系的原点，以平行于世界坐标的x轴建立x轴，平行于世界坐标系的y轴建立y轴，建立相对于所述浮漂的坐标系；所述浮漂中继系统圆周上的三个被动声呐根据水下机器人的主动声呐发送的声波信号测出三个被动声呐到水下机器人的直线距离l1、l2和l3；假定水下机器人的坐标为(x,y,z)，通过计算如方程组(1)所示的公式，可以得到水下机器人相对于所述浮漂的位置：

其中，(x1,y1,z1)为原点处被动声呐的坐标，(x2,y2,z2)和(x3,y3,z3)为剩余的两个对称被动声呐的坐标。

一种存储设备，所述存储设备存储指令及数据用于实现一种定位水下机器人的方法。

一种定位水下机器人的设备，包括：处理器及所述存储设备；所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现一种定位水下机器人的方法。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明可以快速、方便、精确地定位水下机器人。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中一种定位水下机器人的方法的流程图；

图2是本发明实施例中建立的相对所述浮漂的坐标系的示意图；

图3是本发明实施例中硬件设备工作的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的实施例提供了一种定位水下机器人的方法、设备及存储设备，通过，得到；一种定位水下机器人的设备及存储设备，用于实现一种定位水下机器人的方法。

请参考图1，图1是本发明实施例中一种定位水下机器人的方法的流程图，具体包括如下步骤：

s101：根据浮漂上的gps定位装置，确定所述浮漂在世界坐标上的位置；所述浮漂位于水面上，包括浮漂gps定位系统和被动声呐测距系统；

s102：水下机器人的主动声呐发送声波信号给所述浮漂；

s103：所述浮漂上的三个被动声呐根据所述水下机器人的主动声呐发送的声波信号测出所述浮漂到所述水下机器人的直线距离；所述三个被动声呐以均匀阵列的方式装在浮漂中继系统圆周上；

s104：建立相对所述浮漂的坐标系，根据测出的所述浮漂到所述水下机器人的直线距离，计算出所述水下机器人相对于所述浮漂的位置；相对所述浮漂的坐标系，是以其中一个被动声呐为相对坐标系的原点，以平行于世界坐标的x轴建立x轴，平行于世界坐标系的y轴建立y轴；

s105：所述浮漂根据水下机器人相对于所述浮漂的位置，结合所述水下机器人在世界坐标系中的位置偏差，对水下机器人进行定位；所述浮漂采用相对定位的方法定位水下机器人，具体过程为：所述浮漂上的gps定位装置，确定所述浮漂在世界坐标上的位置(x0,y0,z0)；以其中一个被动声呐为相对坐标系的原点，以平行于世界坐标的x轴建立x轴，平行于世界坐标系的y轴建立y轴，建立相对于所述浮漂的坐标系；所述浮漂中继系统圆周上的三个被动声呐根据水下机器人的主动声呐发送的声波信号测出三个被动声呐到水下机器人的直线距离l1、l2和l3；假定水下机器人的坐标为(x,y,z)，通过计算如方程组(1)所示的公式，可以得到水下机器人相对于所述浮漂的位置：

其中，(x1,y1,z1)为原点处被动声呐的坐标，(x2,y2,z2)和(x3,y3,z3)为剩余的两个对称被动声呐的坐标。

请参考图2，图2是本发明实施例中建立的相对所述浮漂的坐标系的示意图，所述浮漂中继系统圆周上的三个被动声呐分别为201、202、203，水下机器人为204，根据所述浮漂上的gps定位装置，确定所述浮漂在世界坐标上的位置(x0,y0,z0)；以其中被动声呐201为相对坐标系的原点，以平行于世界坐标的x轴建立x轴，平行于世界坐标系的y轴建立y轴，建立相对于所述浮漂的坐标系；被动声呐202和被动声呐203关于相对于所述浮漂的坐标系的y轴对称，被动声呐201、202、203根据水下机器人204发送的声波信号，测出被动声呐201到水下机器人204的距离l1，被动声呐202到水下机器人204的距离l2，被动声呐203到水下机器人204的距离l3；假定水下机器人的坐标为(x,y,z)，通过计算如方程组(1)所示的公式，可以得到水下机器人相对于所述浮漂的位置：

其中，(x1,y1,z1)为被动声呐201的坐标，(x2,y2,z2)为被动声呐202的坐标，(x3,y3,z3)为被动声呐203的坐标。

请参见图3，图3是本发明实施例的硬件设备工作示意图，所述硬件设备具体包括：一种定位水下机器人的设备301、处理器302及存储设备303。

一种定位水下机器人的设备301：所述一种定位水下机器人的设备301实现所述一种定位水下机器人的方法。

处理器302：所述处理器302加载并执行所述存储设备303中的指令及数据用于实现所述一种定位水下机器人的方法。

存储设备303：所述存储设备303存储指令及数据；所述存储设备303用于实现所述一种定位水下机器人的方法。

本发明的有益效果是：本发明提供的技术方案可以快速、方便、精确地定位水下机器人。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。