CN107132509A - 空间探测节点的定位装置 - Google Patents

空间探测节点的定位装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107132509A
CN107132509A CN201710297193.5A CN201710297193A CN107132509A CN 107132509 A CN107132509 A CN 107132509A CN 201710297193 A CN201710297193 A CN 201710297193A CN 107132509 A CN107132509 A CN 107132509A
Authority
CN
China
Prior art keywords
floating node
under water
auxiliary detector
node
floating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710297193.5A
Other languages
English (en)
Inventor
任勇
王景璟
肖志东
姜春晓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Tianjin Institute of Advanced Equipment of Tsinghua University
Original Assignee
任勇
肖志东
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 任勇, 肖志东 filed Critical 任勇
Priority to CN201710297193.5A priority Critical patent/CN107132509A/zh
Publication of CN107132509A publication Critical patent/CN107132509A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G01S5/26—Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B13/00—Transmission systems characterised by the medium used for transmission, not provided for in groups H04B3/00 - H04B11/00
    • H04B13/02—Transmission systems in which the medium consists of the earth or a large mass of water thereon, e.g. earth telegraphy
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H04W64/003—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management locating network equipment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • G01S2013/466—Indirect determination of position data by Trilateration, i.e. two antennas or two sensors determine separately the distance to a target, whereby with the knowledge of the baseline length, i.e. the distance between the antennas or sensors, the position data of the target is determined

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明提供了一种空间探测节点的定位装置，涉及空间定位的技术领域，包括：漂浮节点，水下辅助探测器和定位系统；漂浮节点的数量至少为一个，每个漂浮节点能够漂浮在水面上，且漂浮节点按照预设网络拓扑结构与水上通讯目标和/或水下通讯目标进行无线通讯联接；水下辅助探测器与漂浮节点对应设置，且与漂浮节点通讯联接。水下辅助探测器用于辅助漂浮节点对水下探测目标进行探测；定位系统用于确定当前时刻漂浮节点在水面上所处的位置，进一步确定水下辅助探测器在水下所处的位置，其中，定位系统能够在关键时刻通过水下声道轴通讯装置对漂浮节点和水下辅助探测器进行定位。

Description

空间探测节点的定位装置
技术领域
本发明涉及空间定位的技术领域，尤其是涉及一种空间探测节点的定位装置。
背景技术
随着通信技术和探测技术的发展，陆地通信和陆地探测逐渐向水上通信发展，例如，海上通信技术和海上探测技术。因此，相关科研人员在浅海区域布设了大量的水下探测装置，例如，探测潜艇，来执行相关的探测任务。探测潜艇由于是在浅海区域执行探测作业么，因此，探测潜能能够与地面监控站通信连接，以确定当前时刻探测潜艇的位置。随着探测技术的进一步发展，浅海区域的探测任务正在逐渐向深海区域发展，但是，探测潜艇在深海区域执行探测作业时，往往会遇到定位不准的问题。由于处于深海区域的探测潜艇与地面监控站距离较远，且如果在探测潜艇附近没有其他通信站的话，那么该探测潜艇将无法确定自身的位置，这就给深海探测带了一定的阻碍。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空间探测节点的定位装置，以缓解在深海区域对水下探测器或者水上探测器定位精确度较低的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种空间探测节点的定位装置，所述定位装置包括：漂浮节点，水下辅助探测器和定位系统，所述定位系统设置在所述漂浮节点和所述水下辅助探测器上；所述漂浮节点的数量至少为一个，每个所述漂浮节点能够漂浮在水面上，且所述漂浮节点按照预设网络拓扑结构与水上通讯目标和/或水下通讯目标进行通讯联接；所述水下辅助探测器与所述漂浮节点对应设置，且与所述漂浮节点通讯联接，其中，所述水下辅助探测器用于辅助所述漂浮节点对水下探测目标进行探测；所述定位系统用于确定当前时刻所述漂浮节点在水面上所处的位置，以及确定所述水下辅助探测器在水下所处的位置，其中，所述定位系统能够使所述漂浮节点通过水下声道轴通讯装置对所述水下辅助探测器进行定位。
进一步地，所述水下声道轴通讯装置设置在水下，用于实现以下任意一种通讯联接：所述水下通讯目标与所述漂浮节点的通讯联接，任意两个漂浮节点之间的水下通讯连接，所述水下辅助探测器和所述漂浮节点的通讯联接。
进一步地，所述定位系统包括：第一定位系统，所述第一定位系统安装在所述漂浮节点上，用于根据当前漂浮节点与第一目标漂浮节点之间的第一距离确定定位方案，其中，所述第一目标漂浮节点为至少一个所述漂浮节点中与所述当前漂浮节点距离最小的漂浮节点；第二定位系统，所述第二定位系统安装在所述水下辅助探测器上，用于根据当前水下辅助探测器与第二目标漂浮节点之间的第二距离确定定位方案，其中，所述第二目标漂浮节点为至少一个所述漂浮节点中与所述当前水下辅助探测器距离最小的漂浮节点。
进一步地，当所述第二距离大于或者等于第一预设距离时，所述定位系统控制所述当前水下辅助探测器下沉，下沉至水下声道轴通讯装置所处的深度，并通过所述水下声道轴通讯装置对所述当前水下辅助探测器进行远距离定位。
进一步地，当所述第二距离小于第一预设距离，且大于或者等于第二预设距离时，所述定位系统获取至少一个目标水下辅助探测器的位置信息，以所述至少一个目标水下辅助探测器的位置信息确定所述当前水下辅助探测器的位置，其中，所述目标水下辅助探测器与所述第二目标漂浮节点之间的距离小于所述第二预设距离，且与所述当前水下辅助探测器相邻，其中，所述第一预设距离大于所述第二预设距离。
进一步地，当所述第二距离小于所述第二预设距离时，所述第二定位系统向所述第二目标漂浮节点发送携带时间信息的定位信号，并接收所述第二目标漂浮节点反馈的携带时间信息的应答信号，以根据所述应答信号确定所述当前水下辅助探测器的位置。
进一步地，所述水下辅助探测器包括：至少一组水下辅助探测器，每组所述水下辅助探测器能够设置在水面的下方，每个所述漂浮节点均对应设置一组所述水下辅助探测器，其中，每组所述水下辅助探测器用于探测与所述水下辅助探测器对应的漂浮节点所属的预设移动区域的内部区域，每个所述漂浮节点对应的一组所述水下辅助探测器部分相同或者完全不同。
进一步地，每组所述水下辅助探测器包括：一个或者多个潜水器，每个所述潜水器按照目标移动轨迹在水下移动，其中，所述目标移动轨迹为预先为所述潜水器设定的移动轨迹或者为所述潜水器进行自主计算得到的移动轨迹，且任意两个所述潜水器的移动轨迹部分相同或者完全不相同。
进一步地，所述定位装置还包括：无线电探测装置，用于探测水上探测目标，其中，所述无线电探测装置按照以下任一种设置方式设置在至少一个所述漂浮节点上：至少一个所述漂浮节点的部分漂浮节点均对应设置一个或多个所述无线电探测装置，至少一个所述漂浮节点中的全部漂浮节点均对应设置一个或多个所述无线电探测装置；所述水上探测目标包括以下至少之一：气球，飞艇，无人机，卫星。
进一步地，所述预设网络拓扑结构包括以下至少之一：链状拓扑结构，蜂窝拓扑结构，网状拓扑结构，星型拓扑结构和树型拓扑结构。
在本发明实施例提供的空间探测节点的定位装置中，包括漂浮节点，水下辅助探测器和定位系统，定位系统设置在漂浮节点和水下辅助探测器上。其中，漂浮节点的数量至少为一个，每个漂浮节点能够漂浮在水面上，且漂浮节点按照预设网络拓扑结构与水上通讯目标和/或水下通讯目标进行通讯联接；水下辅助探测器与漂浮节点对应设置，且与漂浮节点通讯联接，其中，水下辅助探测器用于辅助漂浮节点对水下探测目标进行探测；定位系统用于确定当前时刻漂浮节点在水面上所处的位置，以及确定水下辅助探测器在水下所处的位置，其中，定位系统能够水下声道轴通讯装置对漂浮节点和水下辅助探测器进行定位。在本发明实施例中，采用能够使用水下声道轴通讯装置的定位系统为漂浮节点和水下辅助探测器进行定位的方式，能够有效缓解在深海区域对水下探测器或者水上探测器定位精确度较低的技术问题，从而实现对漂浮节点和水下辅助探测器进行精准定位的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种空间探测节点的定位装置的示意图；
图2是根据本发明实施例的一种可选地空间探测节点的定位装置的示意图；
图3是根据本发明实施例中一种可选地具有蜂窝拓扑结构的漂浮节点的组网示意图；
图4是根据本发明实施例中一种可选地空间探测节点的定位装置的俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据本发明实施例，提供了一种空间探测节点的定位装置的实施例。
图1是根据本发明实施例的一种空间探测节点的定位装置的示意图，如图1所示，该定位装置包括以下组成部分：漂浮节点10，水下辅助探测器20和定位系统30，其中，定位系统30设置在漂浮节点10和水下辅助探测器20上。
漂浮节点10的数量至少为一个，每个漂浮节点能够漂浮在水面上，且漂浮节点按照预设网络拓扑结构与水上通讯目标和/或水下通讯目标进行通讯联接；
需要说明的是，在本发明实施例中，上述漂浮节点10可以为单独设置在水面上的漂浮塔，还可以为在水面上执行相关的船舶，还可以为固定在海面上的灯塔等。进一步需要说明的是，本发明实施例中的漂浮节点除了能够漂浮在水面上之外，还可以通过相关动力装置沉入到水下。
在本发明实施例中，水上通讯目标包括以下至少一种：目标漂浮节点，陆地岛屿，卫星，陆地基站，飞机，其中，目标漂浮节点为预设网络拓扑结构中除当前漂浮节点之外的漂浮节点。水下通讯目标包括以下至少一种：潜水船，水下机器人。也就是说，上述漂浮节点能够与其他的漂浮节点通讯联接，还能够与水上的其他固定节点通讯联接，以及与水下的移动或者非移动节点通讯联接。
在本发明下述实施例中所描述的水面可以为湖泊的水面，还可以为海洋的海面。
如果上述漂浮节点为单独设置在水面上的漂浮塔，那么上述漂浮节点除了设置在水面上之外，还可以设置在岛礁上。例如，首先在海面上选择一个或者多个区域作为该水上一个或者多个漂浮节点的布设区域，如果在该区域中包含很多的岛礁，可以首先可以考虑在岛礁上安装漂浮节点；然后，以该岛礁为起始点，在海面上设置其他的漂浮节点，以保证岛礁上的漂浮节点和海面上的漂浮节点能够组成预设网络拓扑结构的通信网络。
进一步地，当上述漂浮节点设置在水面上时，漂浮节点是相对固定的设置在湖泊的水面上，或者设置在海洋的海面上来执行相关的探测任务的；其中，相对固定是指每个漂浮节点能够在预设移动区域内进行自由移动，当漂浮节点移动至该预设移动区域之外的区域时，将自动移动至该预设移动区域内，具体过程将在下述实施方式中进行介绍；漂浮节点除了能够自由移动之外，还能够固定的设置在水面上，具体设置方式可以根据实际需要来进行确定。
如果该漂浮塔设置在海面上，那么当海上海浪较高时，该漂浮塔可以沉入海水中，并在海浪经过之后，通过控制相关动力复位装置使得自身自动浮出水面。
水下辅助探测器20与漂浮节点10对应设置，且与漂浮节点通讯联接，其中，水下辅助探测器用于辅助漂浮节点对水下探测目标进行探测。
需要说明的是，在本发明实施例中，水下辅助探测器为能够辅助漂浮节点进行水下探测的装置，其中，该水下辅助探测器可以为预先为漂浮节点配备的探测器，还可以为在控制指令的调度下临时为漂浮节点配备的水下潜艇等。
除此之外，水下辅助探测器还可以为除当前漂浮节点之外的其他漂浮节点。例如，漂浮节点1和漂浮节点2，可以选用漂浮节点2作为漂浮节点1的水下辅助探测器，此时，漂浮节点2可以通过自身携带的动力装置沉入到水下，以执行相关的探测任务。
定位系统30用于确定当前时刻漂浮节点10在水面上所处的位置，以及确定水下辅助探测器20在水下所处的位置，其中，定位系统能够使漂浮节点通过水下声道轴通讯装置对水下辅助探测器进行定位。
在本发明实施例中，在漂浮节点和水下辅助探测器均设置有该定位系统30。当漂浮节点或者水下辅助探测器在浅海区域执行相关探测任务时，传统的定位装置能够对其进行定位，但是，当漂浮节点或者水下辅助探测器在深海区域执行探测任务时，漂浮节点或者水下辅助探测器往往会迷失方向，以及不能准确的确定自身的位置。此时，就可以采用本发明实施例中的定位系统对自身进行定位。
本发明实施例中的定位系统能够在漂浮节点或者水下辅助探测器执行远海探测任务时，可以通过水下声道轴通讯装置确定其位置。
在本发明实施例中，采用能够使用水下声道轴通讯装置的定位系统为漂浮节点和水下辅助探测器进行定位的方式，能够有效缓解在深海区域对水下探测器或者水上探测器定位精确度较低的技术问题，从而实现对漂浮节点和水下辅助探测器进行精准定位的技术效果。
在一个可选实施方式中，水下声道轴通讯装置设置在水下，用于实现以下任意一种通讯联接：水下通讯目标与漂浮节点的通讯联接，任意两个漂浮节点之间的水下通讯连接，水下辅助探测器和漂浮节点的通讯联接。
具体地，在各大洋中的某深度上都存在声速的极小值，如果把声源放在这个深度上，从发射器向各个方向发射的声线束向声速极小值所在的水层弯曲，声音可以沿着声速极小值所在的水层传播较远的距离，其中，这个水层称为水下声道。声速极小值所在的深度称为声道轴。大西洋的声道轴约在海面以下1260米处,太平洋的声道轴位于海面以下900米处。那么也就是说，即使漂浮节点或者水下辅助探测器位于远海，那么同样可以通过水下声道轴通讯装置实现与其他漂浮节点的通讯联接，以根据该通讯实现对自身的定位。
例如，任意两个漂浮节点之间可以通过水下声道轴通讯装置进行通讯联接。假设，当漂浮节点1想要与漂浮节点2通讯联接时，漂浮节点1可以下沉至水下声道轴的位置，然后，基于该水下声道轴向漂浮节点2发送信号或者指令。通过该水下声道轴发送的信号或者指令隐蔽性高，不容易被发现，且稳定性高。
又例如，水下通讯目标还可以通过水下声道轴通讯装置与漂浮节点通讯联接。例如，水下通讯目标1想要与漂浮节点1通讯联接，那么，水下通讯目标下沉至水下声道轴的位置，然后，基于该水下声道轴向漂浮节点1发送信号或者指令。
又例如，水下辅助探测器还可以通过水下声道轴通讯装置与漂浮节点通讯联接。例如，水下辅助探测器1想要与漂浮节点2通讯联接，那么，水下辅助探测器1可以下沉至水下声道轴的位置，然后，基于该水下声道轴向漂浮节点2发送信号或者指令。
基于上述水下声道轴通讯装置的优点，设计了一种对漂浮节点或者水下辅助探测器进行定位的定位系统，下面将对该定位系统的方法进行具体介绍。
如图2所示，定位系统30包括第一定位系统31和第二定位系统32，其中，
第一定位系统31安装在漂浮节点上，用于根据当前漂浮节点与第一目标漂浮节点之间的第一距离确定定位方案，其中，第一目标漂浮节点为至少一个漂浮节点中与当前漂浮节点距离最小的漂浮节点；
例如，漂浮节点包括5个漂浮节点，分别为漂浮节点1，漂浮节点2，漂浮节点3，漂浮节点4，漂浮节点5，如果此时想要确定漂浮节点1的位置，那么可以在剩余漂浮节点中选择一个距离漂浮节点1最近的漂浮节点，例如，选择漂浮节点2作为第一目标漂浮节点，其中，需要说明的是，在此情况下，漂浮节点2的位置已知，如果漂浮节点2的位置未知，那么就需要在其余的漂浮节点中选择一个位置已知，且距离漂浮节点1最近的节点作为第一目标漂浮节点。
在确定第一目标漂浮节点之后，就可以根据第一目标漂浮节点与漂浮节点1之间的第一距离确定定位方案，其中，第一距离不同定位方案不同。
第二定位系统32安装在水下辅助探测器上，用于根据当前水下辅助探测器与第二目标漂浮节点之间的第二距离确定定位方案，其中，第二目标漂浮节点为至少一个漂浮节点中与当前水下辅助探测器距离最小的漂浮节点。
例如，漂浮节点包括5个漂浮节点，分别为漂浮节点1，漂浮节点2，漂浮节点3，漂浮节点4，漂浮节点5，如果此时想要确定水下辅助探测器1的位置，那么可以在5个漂浮节点中选择一个距离漂浮节点1最近且位置已知的漂浮节点作为第二目标漂浮节点。
在确定第二目标漂浮节点之后，就可以根据第二目标漂浮节点与水下辅助探测器1之间的第二距离确定定位方案，其中，第二距离不同定位方案不同。需要说明的是，根据第一距离确定定位方案的方法与根据第二距离确定定位方案的方法相同。下面以根据第二距离确定定位方案的方法为例进行说明。
情况一
当第二距离大于或者等于第一预设距离时，定位系统控制当前水下辅助探测器下沉，下沉至水下声道轴通讯装置所处的深度，并通过水下声道轴通讯装置对当前水下辅助探测器进行远距离定位。
也就是说，如果水下辅助探测器与第二目标漂浮节点之间的距离(即，上述第二距离)大于第一预设距离时，表明水下辅助探测器与第二目标漂浮节点之间的距离较远，此时，采用常规的定位方法进行定位时，误差较大。此时，可以控制水下辅助探测器下沉，下沉至水下声道轴通讯装置所处的深度，然后，通过水下声道轴通讯装置对当前水下辅助探测器进行定位。
具体地，上述定位过程可以描述如下：水下辅助探测器可以通过水下声道轴通讯装置向第二目标漂浮节点发送一个携带时间信息的信号，第二目标漂浮节点在接收到该信号之后，将通过水下声道轴通讯装置向水下辅助探测器返回一个携带时间信息的应答信号，此时，水下辅助探测器就可以根据该信号，以及根据第二目标漂浮节点的位置确定自身的位置。通过该方式进行定位，相对于传统的定位方式，能够对自身位置进行精准定位。
情况二
当第二距离小于第一预设距离，且大于或者等于第二预设距离时，定位系统获取至少一个目标水下辅助探测器的位置信息，以根据至少一个目标水下辅助探测器的位置信息确定当前水下辅助探测器的位置，其中，目标水下辅助探测器与第二目标漂浮节点之间的距离小于第二预设距离，且与当前水下辅助探测器相邻，其中，第一预设距离大于第二预设距离。
在此情况下，可以采用上述情况一中所描述的方式进行定位，但是考虑到水下辅助探测器在下沉和上浮的过程中浪费了一定的时间，因此，在此情况下，可以结合目标辅助探测器的位置信息确定待定位水下辅助探测器的定位位置。
需要说明的是，上述目标水下辅助探测器为除当前水下辅助探测器之外的探测器，且目标水下辅助探测器与第二目标漂浮节点之间的距离小于第二预设距离，且至少一个目标水下辅助探测器与当前水下辅助探测器相邻。此时，当前水下辅助探测器就可以获取至少一个目标水下辅助探测器的位置信息，进而，根据至少一个目标水下辅助探测器的位置信息确定自身的定位位置。
情况三
当第二距离小于第二预设距离时，第二定位系统向第二目标漂浮节点发送携带时间信息的定位信号，并接收第二目标漂浮节点反馈的携带时间信息的应答信号，以根据应答信号确定当前水下辅助探测器的位置。
当前水下探测器与第二目标漂浮节点之间的距离小于第二预设距离时，则可以通过任意通讯装置向第二目标漂浮节点发送携带时间信息的定位信号，并接收第二目标漂浮节点反馈的携带时间信息的应答信号，以根据的应答信号确定当前水下辅助探测器的位置。
需要说明的是，在本发明实施例中，至少一个漂浮节点中的部分漂浮节点或者全部漂浮节点上设置有充电装置，该充电装置用于为水下辅助探测器进行充电。那么当水下辅助探测器在漂浮节点的充电装置上进行充电时，就可以实现位置的定位，以及实现时钟同步。
进一步需要说明的是，上述第一定位系统检测到当前漂浮节点所处的位置位于当前漂浮节点所属的预设移动区域之外时，则控制当前漂浮节点自动移动至当前漂浮节点所属的预设移动区域内。
也就是说，在本发明实施例中，每个漂浮节点均为相对固定的节点，漂浮节点并不是不能移动，但是能够在一个移动范围内进行移动。
在另一个可选实施方式中，预设网络拓扑结构包括以下至少之一：链状拓扑结构，蜂窝拓扑结构，网状拓扑结构，星型拓扑结构和树型拓扑结构。
图3是根据本发明实施例中另一种可选地具有蜂窝拓扑结构的漂浮节点的组网示意图，如图3所示，符号“1”至符号“39”均表示为漂浮节点，每个符号表示为一个漂浮节点。从图3中可以看出，39个漂浮节点组成正三角形的蜂窝网状拓扑结构。
需要说明的是，漂浮节点34能够与器周围的6个漂浮节点(即，漂浮节点1至漂浮节点6)分别通讯联接，以分别组成6个正三角形，具体地，在图3中未示出漂浮节点34和漂浮节点1至漂浮节点6之间的联接关系。同样地，漂浮节点31，漂浮节点32，漂浮节点33，漂浮节点35，漂浮节点36，漂浮节点37，漂浮节点38和漂浮节点39均能够与其周围的6个漂浮节点分别通讯联接，具体地，在图2中未示出上述漂浮节点与其周围六个漂浮节点之间的联接关系。
在如图3所示的示意图中，漂浮节点1能够与漂浮节点2有线或者无线联接，并且漂浮节点1还能够同时与漂浮节点5有线或者无线联接；漂浮节点5还能够同时与漂浮节点7和漂浮节点6有线或者无线联接。因此，漂浮节点1就能够通过漂浮节点5与漂浮节点7间接通讯联接。
也就是说，在如图3所示的示意图中，任意两个漂浮节点都能够通讯联接，具体包括直接通讯联接和间接通讯联接。也即，在该蜂窝拓扑结构中，每个漂浮节点都具有数据起始发送的功能，以及充当中间节点的功能。
也就是说，在一个可选实施方式中，漂浮节点10中还包括：中间漂浮节点，其中，中间漂浮节点的数量为一个或者多个，中间漂浮节点用于将目标漂浮节点探测到的数据传输至监控站，其中，目标漂浮节点为至少一个漂浮节点中除中间漂浮节点之外的漂浮节点。
需要说明的是，在本发明实施例中，中间漂浮节点不是固定不变的，中间漂浮节点可以实现动态选择，具体地，可以通过地面监控站根据任意两个节点之间路径的数据传输性能来确定最优中间漂浮节点。
例如，在如图3所示的示意图中，可以在漂浮节点1至漂浮节点39中选择一个漂浮节点作为中间漂浮节点。例如，选择漂浮节点1作为中间漂浮节点，那么此时，漂浮节点1的主要作用就是将自身的探测信息，以及漂浮节点2至漂浮节点39的探测信息转发至地面监控站，以使地面监控站根据上述探测信息进行决策。
又例如，在如图3所示的示意图中，可以在漂浮节点1至漂浮节点39中选择2个漂浮节点作为中间漂浮节点。例如，选择漂浮节点1和漂浮节点2作为中间漂浮节点。其中，漂浮节点1用于将漂浮节点3至漂浮节点20的探测信息转发至地面监控站；漂浮节点2用于将漂浮节点21至漂浮节点39的探测信息转发至地面监控站，以使地面监控站根据探测信息进行决策。
进一步需要说明的是，如果漂浮节点1在执行探测任务时发生了故障，此时可以向地面监控站发送请求，以请求在其他漂浮节点中选择一个或者多个漂浮节点协同漂浮节点1执行该探测任务。除了向地面监控站发送请求之外，还可以直接向邻近的漂浮节点发送协同探测请求，例如，向邻近的漂浮节点2发送协同探测请求，漂浮节点2可以向漂浮节点1发送应答消息，如果该应答消息确认能够协同漂浮节点1进行协同探测时，则由漂浮节点2执行漂浮节点1未执行的探测任务。
在另一个可选实施方式中，水下辅助探测器包括：至少一组水下辅助探测器，每组水下辅助探测器能够设置在水面的下方，每个漂浮节点均对应设置一组水下辅助探测器，其中，每组水下辅助探测器用于探测与水下辅助探测器对应的漂浮节点所属的预设移动区域的内部区域，每个漂浮节点对应的一组水下辅助探测器部分相同或者完全不同。
其中，每组水下辅助探测器包括：一个或者多个潜水器，每个潜水器按照目标移动轨迹在水下移动，其中，目标移动轨迹为预先为潜水器设定的移动轨迹或者为潜水器进行自主计算得到的移动轨迹，且任意两个潜水器的移动轨迹部分相同或者完全不相同。
具体地，为了提高漂浮节点的探测精度，以及扩展漂浮节点的探测区域，可以为每个漂浮节点均设置一组部分相同或者完全不相同的水下辅助探测器，其中，该水下辅助探测器中包括至少一个潜水器。
需要说明的是，在本发明实施例中，为每个漂浮节点配备的水下辅助探测器的数量可以相同，还可以不同。例如，为漂浮节点2配备的一组水下辅助探测器中可以包括5个潜水器；为漂浮节点3配备的一组水下辅助探测器中可以包括6个潜水器。其中，可以根据每个漂浮节点的重要程度来确定为其配备的潜水器的数量。
进一步需要说明的是，由于漂浮节点的重要程度也不是固定不变的，因此，可以根据每个漂浮节点的性能，探测精度和传输速率来进行动态调整。
具体地，如图4所示，图4是根据本发明实施例中另一种可选的空间探测节点的定位装置的俯视图，在该俯视图中，以一个漂浮节点为例进行说明。从图4中可以看出，为每个漂浮节点对应设置了6个潜水器，且6个潜水器均匀分布在对应的漂浮节点周围，其中，6个潜水器中每个潜水器按照各自的移动轨迹进行移动。
需要说明的是，任意两个潜水器的移动轨迹部分重合，或者，完全不重合。
进一步需要说明的是，可以将上述6个潜水器设置在不同水深的区域中，例如，将潜水器1设置在距离水面a米处，将潜水器2设置在距离水面b米处，将潜水器3设置在距离水面c米处，将潜水器4设置在距离水面d米处，将潜水器5设置在距离水面e米处，将潜水器6设置在距离水面f米处，其中，a，b，c，d，e和f依次增大或者依次减小。
其中，除了为每个漂浮节点设置6个潜水器之外，还可以为每个漂浮节点设置5个，4个，3个，2个，以及1个潜水器，具体数量可以根据实际需要来进行确定。
在另一个可选实施方式中，该定位装置还包括：无线电探测装置，其中，无线电探测装置可以为雷达，该雷达用于探测水上探测目标，其中，无线电探测装置按照以下任一种设置方式设置在至少一个漂浮节点上：至少一个漂浮节点的部分漂浮节点均对应设置一个或多个无线电探测装置，至少一个漂浮节点中的全部漂浮节点均对应设置一个或多个无线电探测装置；水上探测目标包括以下至少之一：飞机，气球，飞艇，无人机，卫星，水面环境。
综上，在本发明实施例中，采用能够使用水下声道轴通讯装置的定位系统为漂浮节点和水下辅助探测器进行定位的方式，能够有效缓解在深海区域对水下探测器或者水上探测器定位精确度较低的技术问题，从而实现对漂浮节点和水下辅助探测器进行精准定位的技术效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种空间探测节点的定位装置，其特征在于，所述定位装置包括以下组成部分：漂浮节点，水下辅助探测器和定位系统，所述定位系统设置在所述漂浮节点和所述水下辅助探测器上；
所述漂浮节点的数量至少为一个，每个所述漂浮节点能够漂浮在水面上，且所述漂浮节点按照预设网络拓扑结构与水上通讯目标和/或水下通讯目标进行通讯联接；
所述水下辅助探测器与所述漂浮节点对应设置，且与所述漂浮节点通讯联接，其中，所述水下辅助探测器用于辅助所述漂浮节点对水下探测目标进行探测；
所述定位系统用于确定当前时刻所述漂浮节点在水面上所处的位置，以及确定所述水下辅助探测器在水下所处的位置，其中，所述定位系统能够使所述漂浮节点通过水下声道轴通讯装置对所述水下辅助探测器进行定位。
2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述水下声道轴通讯装置设置在水下，用于实现以下任意一种通讯联接：所述水下通讯目标与所述漂浮节点的通讯联接，任意两个漂浮节点之间的水下通讯连接，所述水下辅助探测器和所述漂浮节点的通讯联接。
3.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位系统包括：
第一定位系统，所述第一定位系统安装在所述漂浮节点上，用于根据当前漂浮节点与第一目标漂浮节点之间的第一距离确定定位方案，其中，所述第一目标漂浮节点为至少一个所述漂浮节点中与所述当前漂浮节点距离最小的漂浮节点；
第二定位系统，所述第二定位系统安装在所述水下辅助探测器上，用于根据当前水下辅助探测器与第二目标漂浮节点之间的第二距离确定定位方案，其中，所述第二目标漂浮节点为至少一个所述漂浮节点中与所述当前水下辅助探测器距离最小的漂浮节点。
4.根据权利要求3所述的定位装置，其特征在于，当所述第二距离大于或者等于第一预设距离时，所述定位系统控制所述当前水下辅助探测器下沉，下沉至水下声道轴通讯装置所处的深度，并通过所述水下声道轴通讯装置对所述当前水下辅助探测器进行远距离定位。
5.根据权利要求4所述的定位装置，其特征在于，当所述第二距离小于第一预设距离，且大于或者等于第二预设距离时，所述定位系统获取至少一个目标水下辅助探测器的位置信息，以根据所述至少一个目标水下辅助探测器的位置信息确定所述当前水下辅助探测器的位置，其中，所述目标水下辅助探测器与所述第二目标漂浮节点之间的距离小于所述第二预设距离，且与所述当前水下辅助探测器相邻，其中，所述第一预设距离大于所述第二预设距离。
6.根据权利要求5所述的定位装置，其特征在于，当所述第二距离小于所述第二预设距离时，所述第二定位系统向所述第二目标漂浮节点发送携带时间信息的定位信号，并接收所述第二目标漂浮节点反馈的携带时间信息的应答信号，以根据所述应答信号确定所述当前水下辅助探测器的位置。
7.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述水下辅助探测器包括：
至少一组水下辅助探测器，每组所述水下辅助探测器能够设置在水面的下方，每个所述漂浮节点均对应设置一组所述水下辅助探测器，其中，每组所述水下辅助探测器用于探测与所述水下辅助探测器对应的漂浮节点所属的预设移动区域的内部区域，每个所述漂浮节点对应的一组所述水下辅助探测器部分相同或者完全不同。
8.根据权利要求7所述的定位装置，其特征在于，每组所述水下辅助探测器包括：
一个或者多个潜水器，每个所述潜水器按照目标移动轨迹在水下移动，其中，所述目标移动轨迹为预先为所述潜水器设定的移动轨迹或者为所述潜水器进行自主计算得到的移动轨迹，且任意两个所述潜水器的移动轨迹部分相同或者完全不相同。
9.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括：
无线电探测装置，用于探测水上探测目标，其中，所述无线电探测装置按照以下任一种设置方式设置在至少一个所述漂浮节点上：至少一个所述漂浮节点的部分漂浮节点均对应设置一个或多个所述无线电探测装置，至少一个所述漂浮节点中的全部漂浮节点均对应设置一个或多个所述无线电探测装置；所述水上探测目标包括以下至少之一：气球，飞艇，无人机，卫星。
10.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述预设网络拓扑结构包括以下至少之一：链状拓扑结构，蜂窝拓扑结构，网状拓扑结构，星型拓扑结构和树型拓扑结构。
CN201710297193.5A 2017-04-28 2017-04-28 空间探测节点的定位装置 Pending CN107132509A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710297193.5A CN107132509A (zh) 2017-04-28 2017-04-28 空间探测节点的定位装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710297193.5A CN107132509A (zh) 2017-04-28 2017-04-28 空间探测节点的定位装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107132509A true CN107132509A (zh) 2017-09-05

Family

ID=59715509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710297193.5A Pending CN107132509A (zh) 2017-04-28 2017-04-28 空间探测节点的定位装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107132509A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108445453A (zh) * 2018-03-15 2018-08-24 深圳市朗信浩通科技有限公司 定位方法、装置、系统及计算机存储介质
CN113566794A (zh) * 2021-07-14 2021-10-29 河海大学 一种洋面流轨迹追踪系统及其追踪方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201555854U (zh) * 2009-12-18 2010-08-18 杭州电子科技大学 一种海洋浮标传感监测网
CN103318381A (zh) * 2013-07-02 2013-09-25 大连海事大学 一种自主移动式监测浮标及其监测方法
CN105842412A (zh) * 2016-03-24 2016-08-10 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种水环境垂向分布综合在线监测浮标及系统
US20160359570A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-08 Umm Al-Qura University Measurement system for seas, rivers and other large water bodies

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201555854U (zh) * 2009-12-18 2010-08-18 杭州电子科技大学 一种海洋浮标传感监测网
CN103318381A (zh) * 2013-07-02 2013-09-25 大连海事大学 一种自主移动式监测浮标及其监测方法
US20160359570A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-08 Umm Al-Qura University Measurement system for seas, rivers and other large water bodies
CN105842412A (zh) * 2016-03-24 2016-08-10 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种水环境垂向分布综合在线监测浮标及系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108445453A (zh) * 2018-03-15 2018-08-24 深圳市朗信浩通科技有限公司 定位方法、装置、系统及计算机存储介质
CN113566794A (zh) * 2021-07-14 2021-10-29 河海大学 一种洋面流轨迹追踪系统及其追踪方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102869090B (zh) 一种基于auv协助的水下无线传感器网络定位方法
Yoon et al. Cooperative search and survey using autonomous underwater vehicles (AUVs)
CN104618032A (zh) 一种跨海水-空气界面的电磁波传输系统及方法
Su et al. Localization and data collection in AUV-aided underwater sensor networks: Challenges and opportunities
CN108303715A (zh) 基于北斗信标的水下移动节点无源定位方法及其系统
EP1381878B1 (en) Positioning system
Jindal et al. Challenges and issues in underwater acoustics sensor networks: A review
CN109714728A (zh) 一种天海一体目标监测系统
Liu et al. Time-difference-of-arrival-based localization methods of underwater mobile nodes using multiple surface beacons
CN1547039A (zh) 无高稳定频标的水下gps定位导航方法及其系统
CN108318863A (zh) 基于海底信标的水下无人设备无源定位方法及其系统
CN107132580A (zh) 水下目标的探测系统
CN102914786B (zh) 水下自主航行器auv自主定位方法
CN107425903B (zh) 水体传感器网络及其组网方法和水下声传感器回收方法
US20160167755A1 (en) Unmanned underwater vehicles, locations of their docking stations, and their programmed routes
CN103558622B (zh) 相对距离与追踪坐标值相结合的多auv自主定位方法
KR101223184B1 (ko) 등거리 관측을 이용한 수준측량 시스템
CN107290765A (zh) 水下潜航器的协作定位方法和系统
EP3669612B1 (en) Moving cell backhaul coordination
CN107132509A (zh) 空间探测节点的定位装置
US20210172742A1 (en) Underwater navigation
JP2017184034A (ja) 海洋ネットワークシステム、ブイ、海中での物体制御システム、海中通信方法、海中での物体制御方法及びプログラム
CN204578524U (zh) 基于卫星通信的浮标式水上信息收发装置
CN107135099A (zh) 水上空间探测装置和系统
JP6057731B2 (ja) 海底探査ステーション

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20191125

Address after: 100000 Beijing city Haidian District Shuangqing Road No. 30

Applicant after: Tsinghua University

Applicant after: TSINGHUA UNIVERSITY TIANJIN HIGH-END EQUIPMENT RESEARCH INSTITUTE

Address before: 100000 No. 5, unit 13, building 202, Qingyuan, Haidian District, Beijing, Tsinghua Yuan

Applicant before: Ren Yong

Applicant before: Xiao Zhidong

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170905