一种基于网格划分的水下机器人自定位系统及自定位方法

接收器及其应答器相互作用构成的水下定位系统，称为水声定位系统。按照发射接收 器声纳基阵的尺度或者应答器基阵间的基线长度，将水声定位系统分为长基线(longbase line)水声定位系统、短基线(short base line)水声定位系统和超短基线(ultrashort base line)水声定位系统。
9.其中，长基线水声定位系统的基阵长度在几公里到几十公里的量级，利用测量水 下目标声源到各个基元间的距离，确定目标的位置。长基线水声定位系统虽然定位精 度最高，但是布放、回收难度大，通常需要进行修正，测量水声信道等多种工作，使 用较为复杂。
10.短基线水声定位系统的基阵长度一般在几米到几十米的量级，利用目标发出的信 号到达接收阵各个基元的时间差，解算目标的方位和距离。但是，短基线和超短基线 定位距离和范围均小于长基线，从而无法获取目标的位置。
11.超短基线水声定位系统的基阵长度一般在几厘米到几十厘米的量级，与前两种水 声定位系统不同的是，该系统利用各个基元接收信号间的相位差来解算目标的方位 和距离。但是，短基线和超短基线定位距离和范围均小于长基线，从而无法获取目标 的位置。
12.综上所述，声学定位需要在工作海域提前布放精确已知的参考基阵网络，并且需 要水下机器人安装应答器。通过母船吊放的声学收发装置基阵进行询问和应答，水下 机器人应答器对海底基阵的问答，才可以得到各应答器之间的斜距，根据测阵的结果 及斜距,通过多次应答才可计算出位置信息。实际工程中对基阵的维护成本非常高； 地形匹配的应用前提是已知精确的海底地图，但是，获取已知的精确的海底地图的成 本非常高，不易于实施和操作。
13.第四，20世纪80年代以来,导航定位系统主要是以惯性导航系统为主体,其他各 种导航定位系统为辅助的组合导航系统。组合导航系统利用捷联惯性导航，精度高、 稳定性强、受环境影响小等特点；避免gps信号在水下衰减很快,无法独自实现水下 导航；结合长基线水声定位系统的技术，通过长基线来修正捷联惯性导航，可弥补捷 联惯性导航自身的缺陷,实现水下导航定位的功能。
14.组合导航定位系统使水下gps导航定位成为了可能，浮标干端作为载体，接收 gps定位信号；浮标湿端接收水下机器人发出的声呐信号。按照一定方位投放的浮 标，通过接收gps信号，完成水下机器人的定位；通过接收水下机器人声呐信号， 可计算出水下机器人相对浮标的位置，再通过换算，即可得到水下机器人的实际位 置。浮标在工作时间，定期接收水下机器人的位置信息，可对捷联惯性导航系统的定 位信息进行修正。其他非工作时间，浮标可进入低功耗状态，以节省电池电量，提高 续航能力。但是，组合导航受坐标转换，接收噪声，障碍物遮挡等原因，长基线导航 系统中所包含的gps定位子系统提供的定位信息总会产生误差，这些异常的定位信 息严重影响了定位的精确度和效率。


技术实现要素：

15.为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种基于网格划分的水下机器 人自定位系统，该系统将长基线水声定位子系统与网格划分的定位方式相结合，通过 对海域的网格划分，完成水下机器人精确定位，从而完成长航时有效的导航，降低成 本。
16.本发明提供的一种基于网格划分的水下机器人自定位系统，该系统包括：主站设 备、长基线水声定位子系统和水下机器人；
17.所述主站设备位于母船上，长基线水声定位子系统布放于水面上，水下机器人布 放在深海中，三者通过水声通讯方式进行通信；
18.所述主站设备，用于将某一未知环境的航行区域划分为多个方形网格并进行网 格编码；
19.还用于将长基线水声定位子系统解算的当前时刻的水下机器人的gps定位坐标 转换为当前时刻水下机器人的距离坐标，并对其进行覆盖区域判断和编码处理，获得 当前时刻的水下机器人的网格坐标和对应的处理后的网格编码，并将其发送至水下 机器人；
20.所述长基线水声定位子系统，用于实时采集水下机器人的低频声信号，并解算获 得当前时刻的水下机器人的gps定位坐标；
21.所述水下机器人，用于发送低频声信号至长基线水声定位子系统；
22.还用于接收处理后的网格编码，并对当前时刻的水下机器人的网格坐标进行解 码，获得当前时刻的水下机器人的定位坐标，作为水下机器人的位置信息。
23.作为上述技术方案的改进之一，所述主站设备包括：网格划分模块、定位编码模 块和水下声学收发装置；
24.所述网格划分模块，用于将某一未知环境的航行区域，按比例进行网格划分，分 成多个大小相同的方形网格，针对多个方形网格建立网格坐标系，对每个方形网格进 行网格编码，并配有对应的网格编码索引，形成一个方形网格对应一个网格编码及其 对应的网格编码索引；
25.所述定位编码模块，用于将长基线水声定位子系统解算的当前时刻的水下机器 人的gps定位坐标转换为当前时刻水下机器人的距离坐标，并对其进行覆盖区域判 断和编码处理，获得当前时刻的水下机器人的网格坐标和对应的处理后的网格编码， 并将其发送至水下声学收发装置；
26.所述水下声学收发装置，用于接收长基线水声定位子系统解算的当前时刻的水 下机器人的gps定位坐标，转发至定位编码模块；
27.还用于将当前时刻的水下机器人的网格坐标和对应的处理后的网格编码发送至 水下机器人。
28.作为上述技术方案的改进之一，所述定位编码模块的具体实现过程如下：
29.接收由长基线水声定位子系统解算的当前时刻水下机器人的gps定位坐标，并 假设(lon，lat)为当前时刻水下机器人的经纬度坐标，将其作为当前时刻水下机器人 的gps定位坐标，
30.对当前时刻的水下机器人的gps定位坐标进行坐标转换，将当前时刻的水下机 器人的gps定位坐标的经纬度转换为距离，具体如下：
[0031][0032]
其中，r为地球半径；距离坐标系原点(0，0)，经纬度坐标为(lon0，lat0)；
[0033]
建立距离坐标系xoy，获得当前时刻的水下机器人的距离坐标，记为p(x,y)；
[0034]
对获取的当前时刻的水下机器人的距离坐标p(x,y)进行覆盖区域判断和编码处 理，获得当前时刻水下机器人的网格坐标，并将其和对应的处理后的网格编码grid(i, j)
发送至水下声学收发装置。
[0035]
作为上述技术方案的改进之一，所述对获取的当前时刻的水下机器人的距离坐 标p(x,y)进行覆盖区域判断和编码处理，获得当前时刻水下机器人的网格坐标，并将 其和对应的处理后的网格编码grid(i,j)发送至水下声学收发装置；具体为：
[0036]
根据获取的当前时刻的水下机器人的距离坐标，判断该距离坐标是否在未知环 境的航行区域的边界范围内；
[0037]
如果该距离坐标不在未知环境的航行区域的边界范围内，则航行异常，通知水下 机器人紧急上浮；
[0038]
如果该距离坐标在未知环境的航行区域的边界范围内，则以该距离坐标为中心， 以预设的误差长度为边长，画一个独立方格，并将该独立方格覆盖在预先划分好的方 形网格上，判断覆盖率是否达到80％以上；
[0039]
如果覆盖率小于80％，则删除该网格坐标；
[0040]
如果覆盖率达到80％以上，则确定所覆盖区域的坐标为水下机器人在当前时刻 的网格坐标，将所覆盖区域所在的方形网格的网格编码作为水下机器人在当前时刻 的网格坐标的处理后的网格编码grid(i,j)，并计算出所覆盖区域的坐标p’(c
x
,cy):
[0041][0042][0043][0044][0045]
其中，0《c
x
《m；0《cy《n；n和m为按比例进行网格划分好的n行m列个网格 阵列；d为每个划分好的网格的宽度；h和w分别为未知环境的航行区域的边界的 高度和宽度；x0和y0为距离坐标系的坐标原点；
[0046]
将计算出所覆盖区域的坐标p’(c
x
,cy)作为当前时刻水下机器人的网格坐标，并 将其和对应的处理后的网格编码grid(i,j)发送至水下声学收发装置。
[0047]
作为上述技术方案的改进之一，所述长基线水声定位子系统包括：多个无线电 浮标、gps定位导航模块、应答器和处理机；
[0048]
多个无线电浮标布放于水面上，用于采集水下机器人发送的同步定位的低频声 信号，并转换为无线信号转发至处理机；
[0049]
所述gps定位导航模块，用于实时获取当前时刻的每个无线电浮标的gps位置 信息；
[0050]
所述应答器，用于周期性向多个无线电浮标发送同步定位的低频声信号，安装于 水下机器人上，伴随水下机器人航行；
[0051]
所述处理机，用于根据接收的无线电浮标的无线电信号和gps位置信息，解算 获得当前时刻的水下机器人的gps定位坐标。
[0052]
作为上述技术方案的改进之一，所述水下机器人包括：多个声信标、水听器和定 位解码模块同步或非同步声信标；所述声信标为同步声信标或非同步声信标；
[0053]
所述声信标，用于发送低频声信号至长基线水声定位子系统中的多个无线电浮 标；
[0054]
所述水听器，用于接收主站设备声学收发装置发送的处理后的网格编码，并转发 至定位解码模块；
[0055]
所述定位解码模块，用于接收水听器转发的网格编码，并对当前时刻的水下机器 人的网格坐标进行解码，获得当前时刻的水下机器人的定位坐标，作为水下机器人的 位置信息。
[0056]
作为上述技术方案的改进之一，所述定位解码模块的具体实现过程如下：
[0057]
接收主站设备发送的当前时刻水下机器人的坐标和处理后的网格编码grid(i,j)；
[0058]
根据该处理后的网格编码grid(i,j)，并对i当前时刻的水下机器人的网格坐标 p’(c
x
,cy)进行解码：
[0059]
x1＝(c
x-1)
×
d+x0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0060]
y1＝(c
y-1)
×
d+y0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0061]
获取水下机器人在当前时刻的定位坐标q(x1,y1)，并将其作为水下机器人的位 置信息。
[0062]
本发明还提供了一种基于网格划分的水下机器人自定位方法，该方法基于上述 系统实现，该方法包括：
[0063]
主站设备将某一未知环境的航行区域，按比例进行网格划分，分成多个大小相同 的方形网格，针对多个方形网格建立网格坐标系，对每个方形网格进行网格编码，并 配有对应的网格编码索引，形成一个方形网格对应一个网格编码及其对应的网格编 码索引；
[0064]
应答器发送同步定位的低频信号至长基线水声定位子系统；
[0065]
长基线水声定位子系统对接收的同步定位的低频信号进行解算，获得当前时刻 水下机器人的gps定位坐标，并发送至主站设备；
[0066]
主站设备接收由长基线水声定位子系统解算的当前时刻水下机器人的gps定位 坐标，对当前时刻的水下机器人的gps定位坐标进行坐标转换，将当前时刻的水下 机器人的gps定位坐标的经纬度转换为距离，获得当前时刻的水下机器人的距离坐 标，对获得的当前时刻的水下机器人的距离坐标进行覆盖区域判断和编码处理，获得 当前时刻的水下机器人的网格坐标和对应的处理后的网格编码，并将其通过水下声 学收发装置发送至水下机器人；
[0067]
水下机器人利用自身携带的水听器接收主站设备发送的处理后的网格编码，并 对当前时刻的水下机器人的网格坐标进行解码，获得当前时刻的水下机器人的定位 坐标，作为水下机器人的位置信息。
[0068]
作为上述技术方案的改进之一，所述主站设备接收由长基线水声定位子系统解 算的当前时刻水下机器人的gps定位坐标，对当前时刻的水下机器人的gps定位坐 标进行坐标转换，将当前时刻的水下机器人的gps定位坐标的经纬度转换为距离， 获得当前时刻的水下机器人的距离坐标，对获得的当前时刻的水下机器人的距离坐 标进行覆盖区域判
站设备发送的处理后的网格编码，并对当前时刻的水下机器人的网格坐标进行解码， 获得当前时刻的水下机器人的定位坐标，作为水下机器人的位置信息；具体为：
[0087]
水下机器人利用自身携带的水听器接收主站设备发送的当前时刻水下机器人的 坐标和处理后的网格编码grid(i,j)；
[0088]
根据该处理后的网格编码grid(i,j)，并对当前时刻的水下机器人的网格坐标 p’(c
x
,cy)进行解码：
[0089]
x1＝(c
x-1)
×
d+x0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0090]
y1＝(c
y-1)
×
d+y0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0091]
获取水下机器人在当前时刻的定位坐标q(x1,y1)，并将其作为水下机器人的位 置信息。
[0092]
本发明与现有技术相比的有益效果是：
[0093]
(1)由于长基线定位系统需要一系列软硬件系统配合，还需要获知水面浮标的 gps定位信息。因此，通常情况下长基线定位系统用于干端(岸站)获取水下机器人 的定位信息，而水下机器人无法利用长基线定位系统获取自身的定位信息。而本发明 的系统可将gps水面定位与水声通讯相结合，gps用于浮标定位和解算水下机器人位 置，水声通信用于发送机器人定位信息，实现水下机器人的精准定位，提高水下机器 人定位的鲁棒性，完成水下的实时巡逻；
[0094]
(2)本发明借助基于网格划分方法的定位算法，可以方便地进行水下机器人的水 下自定位和路径规划；
[0095]
(3)水下机器人无需安装任何导航定位设备，利用自身携带简单的单频应答器与 水声接收机，实现每个网格的自定位。
[0096]
(4)本发明的所有定位信息计算和修正均在主站的数据处理中心完成，因此，水 下机器人只需完成简单的解码工作，自身无需配备高性能数据计算设备和高效的实 时数据处理能力。从而节省空间和重量，又降低了成本；
[0097]
(5)本发明的水下机器人不携带无线通讯设备以及gps定位系统，可以大大节约 成本和空间，又可以保证长航时定位的准确性；
[0098]
(6)本发明的水下机器人不需要周期性地浮出水面进行无线定位通讯，可大幅度 降低对水下机器人及水面舰船的安全性带来巨大的威胁；如果水下机器人承担深海 动作任务，无需浮出水面，可减少额外的上浮下潜时间，大大提高了工作效率，节省 大量能源；若巡航区域的海面结冰时，水下机器人无法上浮，该方法仍能保证水下巡 逻工作的正常秩序；
[0099]
(7)本发明采用单频发射和接收周期水声通讯信息，通讯内容仅为1-2个字节的 网格编号，网格编码后，需要传输的数据量(与原来的经纬度信息相比)大大降低， 用简单廉价的水声接收机即可完成此功能；可避免水声定位方法的多次应答，从根本 上减小水声通讯的交互频率，又可以保证水下机器人自身与主站设备都可以获取当 前时刻水下机器人的准确位置信息；
[0100]
(8)本发明的网格划分方式的创建和维护容易；
[0101]
(9)本发明以低速水声通讯方式，通过单频应答器完成声呐干湿端定位信息同步。
附图说明
[0102]
图1是本发明的一种基于网格划分的水下机器人自定位系统的结构示意图；
[0103]
图2是本发明的一种基于网格划分的水下机器人自定位方法的流程图。图3是本发明的一种基于网格划分的水下机器人自定位方法的一个具体实施例 的示意图。
具体实施方式
[0104]
现结合附图对本发明作进一步的描述。
[0105]
如图1所示，本发明提供了一种基于网格划分的水下机器人自定位系统，该系 统适合水下环境、信号传输量少、无需传输gps经纬度信息、计算速度快、复杂度 低、极易确定误差范围、异常点少、匹配度高，该系统针对某一未知环境的航行区域 中，通过对未知环境的航行区域进行网格划分，利用gps定位和低速水声通讯接收 的水下机器人的gps定位坐标，实现对水下航行器的自定位。主站设备完成网格划 分编码和坐标转换计算后，获取处理后的网格编码，通过水声通讯，将当前时刻的水 下机器人的网格坐标及其对应的处理后的网格编码发送至水下机器人，水下机器人 对处理后的网格编码对当前时刻的水下航行器的网格坐标进行解码，，获取当前时刻 的水下机器人的定位坐标，作为水下机器人的位置信息，完成航行任务。
[0106]
该系统包括：主站设备、长基线水声定位子系统和水下机器人；
[0107]
所述主站设备位于母船上，长基线水声定位子系统布放于水面上，水下机器人布 放在深海中，三者通过水声通讯方式进行通讯；
[0108]
所述主站设备，用于将某一未知环境的航行区域划分为多个方形网格并进行网 格编码；
[0109]
还用于将长基线水声定位子系统解算的当前时刻的水下机器人的gps定位坐标 转换为当前时刻水下机器人的距离坐标，并对其进行覆盖区域判断和编码处理，获得 当前时刻的水下机器人的网格坐标和对应的处理后的网格编码，并将其发送至水下 机器人；
[0110]
具体地，所述主站设备包括：网格划分模块、定位编码模块和水下声学收发装置；
[0111]
所述网格划分模块，用于将某一未知环境的航行区域，按比例进行网格划分，分 成多个大小相同的方形网格，针对多个方形网格建立网格坐标系，对每个方形网格进 行网格编码，并配有对应的网格编码索引，形成一个方形网格对应一个网格编码及其 对应的网格编码索引；
[0112]
所述定位编码模块，用于将长基线水声定位子系统解算的当前时刻的水下机器 人的gps定位坐标转换为当前时刻水下机器人的距离坐标，并对其进行覆盖区域判 断和编码处理，获得当前时刻的水下机器人的网格坐标和对应的处理后的网格编码， 并将其发送水下声学收发装置；
[0113]
具体地，主站设备接收由长基线水声定位子系统解算的当前时刻水下机器人的 gps定位坐标，并假设(lon，lat)为当前时刻水下机器人的经纬度坐标，将其作为当 前时刻水下机器人的gps定位坐标，
[0114]
对当前时刻的水下机器人的gps定位坐标进行坐标转换，将当前时刻的水下机 器人的gps定位坐标的经纬度转换为距离，具体如下：
同步定位的低频声信号，并转换为无线信号再转发至处理机；
[0134]
所述gps定位导航模块，用于实时获取当前时刻的无线电浮标的gps位置信 息；
[0135]
所述应答器，用于周期性向多个无线电浮标发送同步定位的低频声信号，安装于 水下机器人上，伴随水下机器人航行；
[0136]
所述处理机，用于根据接收的无线电浮标的无线电信号和gps位置信息，采用 本领域公知的算法进行解算，获得当前时刻的水下机器人的gps定位坐标。
[0137]
所述水下机器人，用于发送低频声信号至长基线水声定位子系统中的多个无线 电浮标；
[0138]
还用于利用自身携带的水听器接收处理后的网格编码，并对当前时刻的水下机 器人的网格坐标进行解码，获得当前时刻的水下机器人的定位坐标，作为水下机器人 的位置信息。
[0139]
具体地，所述水下机器人包括：水听器、定位解码模块和多个声信标；所述声信 标为同步或非同步声信标；
[0140]
所述声信标，用于发送低频声信号至长基线水声定位子系统中的多个无线电浮 标；
[0141]
所述水听器，用于接收主站设备中的水下声学收发装置发送的处理后的网格编 码，并转发至定位解码模块；
[0142]
所述定位解码模块，用于接收水听器转发的处理后的网格编码，并对当前时刻的 水下机器人的网格坐标进行解码，获得当前时刻的水下机器人的定位坐标，作为水下 机器人的位置信息。
[0143]
具体地，所述定位解码模块的具体实现过程如下：
[0144]
水下机器人利用自身携带的水听器接收主站设备中的水下声学收发装置发送的 当前时刻水下机器人的网格坐标和处理后的网格编码grid(i,j)；
[0145]
根据该处理后的网格编码grid(i,j)，并对当前时刻的水下机器人的网格坐标 p’(c
x
,cy)进行解码：
[0146]
x1＝(c
x-1)
×
d+x0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0147]
y1＝(c
y-1)
×
d+y0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0148]
获取水下机器人在当前时刻的定位坐标q(x1,y1)，并将其作为水下机器人的位 置信息。
[0149]
如图2所示，本发明还提供了一种基于网格划分的水下机器人自定位方法，该 方法包括：
[0150]
主站设备将某一未知环境的航行区域，按比例进行网格划分，分成多个大小相同 的方形网格，针对多个方形网格建立网格坐标系，对每个方形网格进行网格编码，并 配有对应的网格编码索引，形成一个方形网格对应一个网格编码及其对应的网格编 码索引；
[0151]
其中，如图3所示，针对整个未知环境的航行区域，进行网格划分。
[0152][0153]
其中，纵向和横向从上至下从左至右划分为n*m个网格，即n行m列。对每 个网格进行编号。划分完网格后，每个网格有唯一编码，建立对应的编码索引号。网 格宽度d为100m，选取的未知环境的航行区域的边界为h*w(高*宽)。未知环境的 航行区域的四个顶点分别
为p0(x0，y0)，p1(x1，y1)，p2(x2，y2)和p3(x3， y3)。
[0154]
设置在水下机器人上的应答器发送同步定位的低频信号至长基线水声定位子系 统；
[0155]
长基线水声定位子系统对接收的同步定位的低频信号进行解算，获得当前时刻 水下机器人的gps定位坐标，并发送至主站设备；
[0156]
主站设备接收由长基线水声定位子系统解算的当前时刻水下机器人的gps定位 坐标，对当前时刻的水下机器人的gps定位坐标进行坐标转换，将当前时刻的水下 机器人的gps定位坐标的经纬度转换为距离，获得当前时刻的水下机器人的距离坐 标，对获得的当前时刻的水下机器人的距离坐标进行覆盖区域判断和编码处理，获得 当前时刻的水下机器人的网格坐标和对应的处理后的网格编码，并将其发送至水下 机器人；
[0157]
具体地，主站设备接收由长基线水声定位子系统解算的当前时刻水下机器人的 gps定位坐标，并假设(lon，lat)为当前时刻水下机器人的经纬度坐标，将其作为当 前时刻水下机器人的gps定位坐标，
[0158]
对当前时刻的水下机器人的gps定位坐标进行坐标转换，将当前时刻的水下机 器人的gps定位坐标的经纬度转换为距离，具体如下：
[0159][0160]
其中，r为地球半径；距离坐标系原点(0，0)，经纬度坐标为(lon0，lat0)；
[0161]
建立距离坐标系xoy，获得当前时刻的水下机器人的距离坐标，记为p(x,y)；
[0162]
根据获取的当前时刻的水下机器人的距离坐标，判断该距离坐标是否在未知环 境的航行区域的边界范围内；
[0163]
如果该距离坐标不在未知环境的航行区域的边界范围内，则航行异常，通知水下 机器人紧急上浮；
[0164]
如果该距离坐标在未知环境的航行区域的边界范围内，则以该距离坐标为中心， 以预设的误差长度为边长，画一个独立方格，并将该独立方格覆盖在预先划分好的方 形网格上，判断覆盖率是否达到80％以上；
[0165]
如果覆盖率小于80％，则删除该网格坐标；
[0166]
如果覆盖率达到80％以上，则确定所覆盖区域的坐标为水下机器人在当前时刻 的网格坐标，将所覆盖区域所在的方形网格的网格编码作为水下机器人在当前时刻 的网格坐标的处理后的网格编码grid(i,j)，并计算出所覆盖区域的坐标p’(c
x
,cy):
[0167][0168][0169]
[0170][0171]
其中，0《c
x
《m；0《cy《n；n和m为按比例进行网格划分好的n行m列个网格 阵列；d为每个划分好的网格的宽度；h和w分别为未知环境的航行区域的边界的 高度和宽度；x0和y0为距离坐标系的坐标原点；
[0172]
将计算出所覆盖区域的坐标p’(c
x
,cy)作为当前时刻水下机器人的网格坐标，并 将其和对应的处理后的网格编码grid(i,j)发送至主站设备；
[0173]
主站设备通过水下声学收发装置转发至水下机器人。。
[0174]
水下机器人利用自身携带的水听器接收主站设备发送的处理后的网格编码，并 对当前时刻的水下机器人的网格坐标进行解码，获得当前时刻的水下机器人的定位 坐标，作为水下机器人的位置信息。
[0175]
具体地，水下机器人利用自身携带的水听器接收主站设备发送的当前时刻水下 机器人的坐标和处理后的网格编码grid(i,j)；
[0176]
根据该处理后的网格编码grid(i,j)，并对i当前时刻的水下机器人的网格坐标 p’(c
x
,cy)进行解码：
[0177]
x1＝(c
x-1)
×
d+x0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0178]
y1＝(c
y-1)
×
d+y0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0179]
获取水下机器人在当前时刻的定位坐标q(x1,y1)，并将其作为水下机器人的位 置信息。
[0180]
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管 参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明 的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均 应涵盖在本发明的权利要求范围当中。