CN108445453A - 定位方法、装置、系统及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定位方法，应用于水声通信系统，水声通信系统包括：水面节点和水下；该方法包括：接收水面节点发射的定位导航电文并记录接收到定位导航电文的本地时钟时间；判断是否接收到至少4个水面节点的定位导航电文；当判断接收到至少4个水面节点的定位导航电文时，采用静默定位方式定位；当判断没有接收到至少4个所述水面节点的定位导航信息时，发送请求定位电文至水下节点通过请求应答定位方式或混合定位方式来进行定位。该定位方法可有效节省设备成本和布放成本，简化水下通讯节点与导航网络的复杂性；设备简单可靠，兼顾了导航便利性、定位准确性，减少了节点和设备的能量损耗。

Description

定位方法、装置、系统及计算机存储介质

技术领域

本发明属于水声通信定位技术领域，具体涉及定位方法、装置、系统及计算机存储介质。

背景技术

随着人类海洋开发活动的扩展和深入，各种水下作业对水下移动节点的通信、定位和导航的需求越来越广泛和急切。虽然在陆地上的通信和定位导航，国内外已经可以利用基站或者卫星轻松地实现，但由于水下环境水声传播介质的特性和复杂程度，水下通信和定位还面临着许多技术难点。导致水下节点的布放和回收十分复杂，成本昂贵。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种定位方法、装置、系统及计算机存储介质，用于克服现有技术中的缺点。

具体的，本发明提出了以下具体的实施例：

本发明实施例提供了一种定位方法，应用于水声通信系统，所述水声通信系统包括：水面节点和水下节点；该方法包括：

接收水面节点发射的定位导航电文并记录接收到所述定位导航电文的本地时钟时间；所述定位导航电文包括：三维坐标位置信息和发射时间；

判断是否接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文；

当判断接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文时，根据所述水面节点的三维坐标位置信息和发射时间以及接收到所述水面节点的本地时钟时间，采用静默定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间；

当判断没有接收到至少4个所述水面节点的定位导航信息时，发送请求定位电文至水下节点并记录发送所述请求定位电文的本地时钟时间；接收水下节点回复的定位导航应答电文并记录接收所述定位导航应答电文的本地时钟时间；所述定位导航应答电文包括：三维坐标位置信息和应答时间；

当判断接收到至少3个水下节点回复的定位导航应答电文时，采用请求应答定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间；当判断接收到1个水下节点回复的定位导航应答电文以及接收到3个水面节点的定位导航电文时，采用混合定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述静默定位方式采用如下计算公式：

δ_tli＝t_l-t_li，w_i＝t_i+δ_tli，

(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝v²(t-w_i)²；

其中：(x_i,y_i,z_i)为第i个水面节点发射的定位导航电文的三维坐标位置信息；t_i为第i个水面节点发射的定位导航电文的发射时间；t_li为待测目标接收到第i个水面节点的定位导航电文的本地时钟时间；t为待测目标的系统同步时钟时间；t_l为待测目标的本地时钟时间；δ_tli为待测目标计算定位时t_l与接受到第i个水面节点时间t_li的时间差；w_i为待测目标计算定位时第i个水面节点发射电文的修正时间；(x,y,z)为待测目标的三维坐标位置信息；v是水声速度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述请求应答定位方式采用如下计算公式：

R_i＝v((t_ri-t_si)-γ_ti)/2

其中：(x_i,y_i,z_i)为第i个水下节点回复的定位导航应答电文的三维坐标位置信息；t_i为第i个水下节点回复的定位导航应答电文的应答时间；t_si为待测目标给第i个水下节点发送请求定位电文的本地时钟时间；t_ri为待测目标接收到第i个水下节点回复的定位导航应答电文的本地时钟时间；γ_ti为水下节点发送定位信息的系统延时；t为待测目标的系统同步时钟时间；Ri为第i个水下节点与待测目标的距离；(x,y,z)为待测目标的三维坐标位置信息；v是水声速度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述混合定位方式采用如下计算公式：

其中：(x_i,y_i,z_i)为第i个水面节点发射的定位导航电文的三维坐标位置信息；t为待测目标的系统同步时钟时间；t_i为第i个水面节点发射的定位导航电文的发射时间；t₄为水下节点回复的定位导航应答电文的应答时间；t_s为待测目标给水下节点发送请求定位电文的本地时钟时间；t_r为待测目标接收到水下节点回复的定位导航应答电文的本地时钟时间；γ_t4为水下节点发送定位信息的系统延时；(x,y,z)为待测目标的三维坐标位置信息；v是水声速度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水面节点采用浮标设置在水面，所述水面节点通过定位导航卫星获取三维坐标位置信息和时间信息。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水下节点采用潜标设置在水下，所述水下节点通过水面节点与自主式水下潜器进行校准来获取三维坐标位置信息和时间信息。

作为上述技术方案的进一步改进，待测目标利用同步时钟时间更新本地时钟时间。

本发明实施例还提供了一种定位装置，应用于水声通信系统，所述水声通信系统包括：水面节点和水下节点；该定位装置包括：

接收记录模块，用于接收水面节点发射的定位导航电文并记录接收到所述定位导航电文的本地时钟时间；所述定位导航电文包括：三维坐标位置信息和发射时间；

发送记录模块，用于发送请求定位电文至水下节点并记录发送所述请求定位电文的本地时钟时间；

应答记录模块，用于接收水下节点回复的定位导航应答电文并记录接收所述定位导航应答电文的本地时钟时间；所述定位导航应答电文包括：三维坐标位置信息和应答时间；

判断处理模块，用于判断是否接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文；还用于判断是否接收到至少3个水下节点回复的定位导航应答电文；还用于判断是否接收到1个水下节点回复的定位导航应答电文以及接收到3个水面节点的定位导航电文；

计算确定模块，用于所述判断处理模块判断接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文时，根据所述水面节点的三维坐标位置信息和发射时间以及接收到所述水面节点的本地时钟时间，采用静默定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间；还用于所述判断处理模块判断接收到至少3个水下节点回复的定位导航应答电文时，采用请求应答定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间；还用于所述判断处理模块判断接收到1个水下节点回复的定位导航应答电文以及接收到3个水面节点的定位导航电文时，采用混合定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水面节点采用浮标设置在水面，所述水面节点通过定位导航卫星获取三维坐标位置信息和时间信息；所述水下节点采用潜标设置在水下，所述水下节点通过水面节点与自主式水下潜器进行校准来获取三维坐标位置信息和时间信息。

本发明实施例提供了一种定位系统，包括：水面节点、水下节点以及上述定位装置。

本发明实施例提供了一种计算机存储介质，其存储有上述定位方法所使用的计算机程序。

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，至少具有如下有益效果：在一套水声硬件设备上，实现水声测距定位和水声通信一体化可以有效节省设备成本和布放成本，简化水下通讯节点与导航网络的复杂性。设备简单可靠，测距定位融合了同步测距与非同步测距技术，兼顾了导航的便利性、定位的准确性，减少了水下节点和设备的能量损耗。优先接收水面节点的定位导航电文进行定位，当通过水面节点定位不能完成时，可结合水下节点来完成定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为定位方法的流程示意图；

图2为定位装置的结构示意图；

图3为定位系统的交互示意图。

主要元件符号说明：

10-水面节点；15-自主式水下潜器；20-水下节点；25-导航卫星；30-定位装置；100-接收记录模块；200-发送记录模块；300-应答记录模块；400-判断处理模块；500-计算确定模块。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开保护范围限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户设备和第二用户设备指示不同用户设备，尽管二者都是用户设备。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

通常的水下节点需要由传感器，声通机，释放器，浮力体，海床基外壳，锚系等部分组成。水声定位系统需要多个基元作为接收器或应答器，基元间连线称为基线，根据基线长度可分为长基线系统、短基线系统和超短基线系统。信标或应答器发出的信号经过处理和按预定的数学模型进行计算可以得到声源的位置。单个节点的构成十分复杂，成本高昂，布设和回收困难。水声通信与定位是两种不同的技术，实现途径也很不相同。但是水声通信和水声测距定位在设备上有一定的共通性，均需要在发射端发射水声信号，接收端通过接收水声信号。区别主要在数据通信与距离的测量，侧重点一个是强调数据的完整性和误码率与数据传输速率，另一个是侧重测距信号在时间上的准确度，从而决定测量距离的准确性。在一套水声硬件设备上，通过软件处理等方式，可以实现水声定位导航和水声通信以及释放的功能一体化可有效节省设备和布放成本，简化单个节点以及通讯与导航网络的复杂性。

本发明提供了一种定位方法，应用于水声通信系统，所述水声通信系统包括：水面节点和水下节点；该方法包括：

S101、接收水面节点发射的定位导航电文并记录接收到所述定位导航电文的本地时钟时间；所述定位导航电文包括：三维坐标位置信息和发射时间。

三维坐标位置信息具体包括经度、纬度和海拔高度。

水面节点采用浮标设置在水面，水面节点通过定位导航卫星获取三维坐标位置信息和时间信息。定位导航卫星可以是GPS卫星会北斗卫星等。

S102、判断是否接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文。

水面节点可以不断地发射定位导航电文。当待测目标收到定位导航电文时，提取出发射时间并将其与待测目标接收该电文时的本地时钟时间作差并根据水声速度便可得知待测目标与水面节点的距离。由于待测目标使用的本地时钟可能与水面节点使用的时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即水面节点与待测目标之间的时钟时间差作为未知数，然后用4个方程组将这4个未知数分别求解出来。所以如果想知道待测目标所处的位置，至少要能接收到4个水面节点的定位导航电文。

S103、当判断接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文时，根据所述水面节点的三维坐标位置信息和发射时间以及接收到所述水面节点的本地时钟时间，采用静默定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间。

所述静默定位方式采用如下计算公式：

δ_tli＝t_l-t_li，w_i＝t_i+δ_tli＝t_i+t_l-t_li，

(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝v²(t-w_i)²＝v²(t-t_l+t_li-t_i)²；

其中：(x_i,y_i,z_i)为第i个水面节点发射的定位导航电文的三维坐标位置信息；t_i为第i个水面节点发射的定位导航电文的发射时间；t_li为待测目标接收到第i个水面节点的定位导航电文的本地时钟时间；t为待测目标的系统同步时钟时间；t_l为待测目标的本地时钟时间；δ_tli为待测目标计算定位时t_l与接受到第i个水面节点时间t_li的时间差；w_i为待测目标计算定位时第i个水面节点发射电文的修正时间；(x,y,z)为待测目标的三维坐标位置信息；v是水声速度。

(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝v²(t-w_i)²＝v²(t-t_l+t_li-t_i)²；

其中：t_li-t_i就是4个水面节点提取出发射时间并将其与待测目标接收该定位导航电文时的本地时钟时间作差。t_li-t_i这个量是已知的。t-t_l就是水面节点与待测目标之间的时钟时间差Δt。通过待测目标的三维坐标(x,y,z)和水面节点与待测目标之间的时钟时间差Δt作为4个未知量建立一个4元方程组。建立4元方程组可按如下步骤进行：

对i＝1,2,3,4得方程组：

其中，待测目标计算出同步时钟时间后可利用同步时钟时间更新本地时钟时间，以便于整个水声通信网络的时钟保持一致。

S104、当判断没有接收到至少4个所述水面节点的定位导航信息时，发送请求定位电文至水下节点并记录发送所述请求定位电文的本地时钟时间；接收水下节点回复的定位导航应答电文并记录接收所述定位导航应答电文的本地时钟时间；所述定位导航应答电文包括：三维坐标位置信息和应答时间。

S105、当判断接收到至少3个水下节点回复的定位导航应答电文时，采用请求应答定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间；当判断接收到1个水下节点回复的定位导航应答电文以及接收到3个水面节点的定位导航电文时，采用混合定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间。

当待测目标收到少于4个水面节点的定位导航电文时，可以向水下节点发出问答请求，由水下节点发出应答信号，去除发射与接收设备自身内部延迟时间后，即可得出水声信号的往返时间，从而确定待测目标与水下节点的距离。由于水下节点的物理位置是事先标定好的，并且水下节点可以通过水面节点与自主式水下潜器进行校准来获取三维坐标位置信息和时间信息，所述水下节点采用潜标设置在水下。因此当待测目标获得了与水下节点的距离信息，只要获得三个以上有效的距离信息，就可以通过方程组，计算出待测目标自身的物理位置。也可以把目标物的位置信息通过水声网络传给水面节点并传给陆基控制台。

所述请求应答定位方式采用如下计算公式：

R_i＝v((t_ri-t_si)-γ_ti)/2

其中：(x_i,y_i,z_i)为第i个水下节点回复的定位导航应答电文的三维坐标位置信息；t_i为第i个水下节点回复的定位导航应答电文的应答时间；t_si为待测目标给第i个水下节点发送请求定位电文的本地时钟时间；t_ri为待测目标接收到第i个水下节点回复的定位导航应答电文的本地时钟时间；γ_ti为水下节点发送定位信息的系统延时；t为待测目标的系统同步时钟时间；Ri为第i个水下节点与待测目标的距离；(x,y,z)为待测目标的三维坐标位置信息；v是水声速度。

所述混合定位方式采用如下计算公式：

其中：(x_i,y_i,z_i)为第i个水面节点发射的定位导航电文的三维坐标位置信息；t为待测目标的系统同步时钟时间；t_i为第i个水面节点发射的定位导航电文的发射时间；t₄为水下节点回复的定位导航应答电文的应答时间；t_s为待测目标给水下节点发送请求定位电文的本地时钟时间；t_r为待测目标接收到水下节点回复的定位导航应答电文的本地时钟时间；γ_t4为水下节点发送定位信息的系统延时；(x,y,z)为待测目标的三维坐标位置信息；v是水声速度。

当水下待测目标进入由水面节点和水下节点组成的立体水声通讯定位导航阵列之后,即可接收到水面节点发来的定位导航电文,如果能有效收到四个或以上水面节点的电文,即可根据几何算法用卫星定位原理确定出自己的位置以及同步时钟信息。由于水面节点与导航卫星的时间同步并计算自身的位置，水面节点即使有一定漂移也能较为准确地为水下目标物提供位置和时间信息，从而计算出待测目标自身的物理位置并实现自主导航。当不能收到4个或4个以上水面节点的电文时，还需要借助水下节点参与定位。

水声通信和水声测距的硬件前端基本相同，也与水声应答释放器的前端信息处理电路基本相同，信息流程在发射端均需通过信源编码、信号调制、功率驱动、水声换能器发射等过程，在接收端均需通过水听器信号接收放大、信息解调、信息解码等过程，释放功能则要增加电机驱动等机械结构。由于水声通信和水声测距定位有很多共同之处，因此，在一套水声硬件设备上，通过软件处理等方式，实现水声测距定位释放和水声通信的功能一体化可以有效节省设备成本和布放成本，简化通讯与导航网络的复杂性。单一装置具备了通信，定位导航，和释放器的功能。作为水下节点使用时只需要结合浮球和配重就可以迅速投放。回收也很方便。可以结合浮标使用。由于浮标单元可以用太阳能供电，与电池组配合使得电能补充比较方便，并可以通过卫星获取精确的时钟和位置信息，可以根据需要设定的时间间隔发射连续的导航信号。水下目标通过测量水声信号发射时刻和接收时刻的时间差来得到距离值，发射机发射的信号中包含了时间和位置信息，对于水下目标来说，只需要单向接收导航信号就可以给自身定位导航，节省了水下目标的耗电量。在作为潜标单元在水下使用时采用非同步应答测距技术。非同步测距则是指发射端和接收端的时间不同步，发射端和接收端以应答的方式通过测量水声信号往返时间来得到发射端和接收端的距离，而且只在收到请求信号之后才发射应答信号，可以有效节省海底潜标节点的电量，延长通讯导航网络的使用寿命。

实施例2

如图2所示，本发明提供了一种定位装置，应用于水声通信系统，所述水声通信系统包括：水面节点和水下节点；该定位装置包括：接收记录模块100、发送记录模块200、应答记录模块300、判断处理模块400和计算确定模块500。

接收记录模块100，用于接收水面节点发射的定位导航电文并记录接收到所述定位导航电文的本地时钟时间；所述定位导航电文包括：三维坐标位置信息和发射时间。

发送记录模块200，用于发送请求定位电文至水下节点并记录发送所述请求定位电文的本地时钟时间。

应答记录模块300，用于接收水下节点回复的定位导航应答电文并记录接收所述定位导航应答电文的本地时钟时间；所述定位导航应答电文包括：三维坐标位置信息和应答时间。

判断处理模块400，用于判断是否接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文；还用于判断是否接收到至少3个水下节点回复的定位导航应答电文；还用于判断是否接收到1个水下节点回复的定位导航应答电文以及接收到3个水面节点的定位导航电文。

计算确定模块500，用于判断处理模块400判断接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文时，根据所述水面节点的三维坐标位置信息和发射时间以及接收到所述水面节点的本地时钟时间，采用静默定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间；还用于判断处理模块400判断接收到至少3个水下节点回复的定位导航应答电文时，采用请求应答定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间；还用于判断处理模块400判断接收到1个水下节点回复的定位导航应答电文以及接收到3个水面节点的定位导航电文时，采用混合定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间。

实施例3

如图3所示，本发明提供了一种定位系统，包括：水面节点10、水下节点20以及实施例2提供的定位装置30。

水面节点10采用浮标设置在水面，水面节点10接收导航卫星25的数据获取实时的三维坐标位置信息和发射时间。水面节点10不断向水下发送定位导航电文。

水下节点20采用潜标设置在水下，水下节点20通过水面节点10与自主式水下潜器15进行校准来获取三维坐标位置信息和时间信息。

定位装置30通过与水面节点10以及水下节点20的电文交互获取实时的三维坐标位置信息和同步时钟时间。

本发明还提供了一种计算机存储介质，其存储有实施例1中所提供的水声通信的定位方法所使用的计算机程序。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的设备中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的设备中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个设备中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种定位方法，应用于水声通信系统，所述水声通信系统包括：水面节点和水下节点；其特征在于，该方法包括：

接收水面节点发射的定位导航电文并记录接收到所述定位导航电文的本地时钟时间；所述定位导航电文包括：三维坐标位置信息和发射时间；

判断是否接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文；

当判断接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文时，根据所述水面节点的三维坐标位置信息和发射时间以及接收到所述水面节点的本地时钟时间，采用静默定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间；

当判断没有接收到至少4个所述水面节点的定位导航信息时，发送请求定位电文至水下节点并记录发送所述请求定位电文的本地时钟时间；接收水下节点回复的定位导航应答电文并记录接收所述定位导航应答电文的本地时钟时间；所述定位导航应答电文包括：三维坐标位置信息和应答时间；

当判断接收到至少3个水下节点回复的定位导航应答电文时，采用请求应答定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间；当判断接收到1个水下节点回复的定位导航应答电文以及接收到3个水面节点的定位导航电文时，采用混合定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述静默定位方式采用如下计算公式：

δ_tli＝t_l-t_li，w_i＝t_i+δ_tli，

(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝v²(t-w_i)²；

其中：(x_i,y_i,z_i)为第i个水面节点发射的定位导航电文的三维坐标位置信息；t_i为第i个水面节点发射的定位导航电文的发射时间；t_li为待测目标接收到第i个水面节点的定位导航电文的本地时钟时间；t为待测目标的系统同步时钟时间；t_l为待测目标的本地时钟时间；δ_tli为待测目标计算定位时t_l与接受到第i个水面节点时间t_li的时间差；w_i为待测目标计算定位时第i个水面节点发射电文的修正时间；(x,y,z)为待测目标的三维坐标位置信息；v是水声速度。

3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述请求应答定位方式采用如下计算公式：

R_i＝v((t_ri-t_si)-γ_ti)/2

其中：(x_i,y_i,z_i)为第i个水下节点回复的定位导航应答电文的三维坐标位置信息；t_i为第i个水下节点回复的定位导航应答电文的应答时间；t_si为待测目标给第i个水下节点发送请求定位电文的本地时钟时间；t_ri为待测目标接收到第i个水下节点回复的定位导航应答电文的本地时钟时间；γ_ti为水下节点发送定位信息的系统延时；t为待测目标的系统同步时钟时间；Ri为第i个水下节点与待测目标的距离；(x,y,z)为待测目标的三维坐标位置信息；v是水声速度。

4.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述混合定位方式采用如下计算公式：

其中：(x_i,y_i,z_i)为第i个水面节点发射的定位导航电文的三维坐标位置信息；t为待测目标的系统同步时钟时间；t_i为第i个水面节点发射的定位导航电文的发射时间；t₄为水下节点回复的定位导航应答电文的应答时间；t_s为待测目标给水下节点发送请求定位电文的本地时钟时间；t_r为待测目标接收到水下节点回复的定位导航应答电文的本地时钟时间；γ_t4为水下节点发送定位信息的系统延时；(x,y,z)为待测目标的三维坐标位置信息；v是水声速度。

5.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述水面节点采用浮标设置在水面，所述水面节点通过定位导航卫星获取三维坐标位置信息和时间信息。

6.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述水下节点采用潜标设置在水下，所述水下节点通过水面节点与自主式水下潜器进行校准来获取三维坐标位置信息和时间信息。

7.一种定位装置，应用于水声通信系统，所述水声通信系统包括：水面节点和水下节点；其特征在于，该定位装置包括：

接收记录模块，用于接收水面节点发射的定位导航电文并记录接收到所述定位导航电文的本地时钟时间；所述定位导航电文包括：三维坐标位置信息和发射时间；

发送记录模块，用于发送请求定位电文至水下节点并记录发送所述请求定位电文的本地时钟时间；

应答记录模块，用于接收水下节点回复的定位导航应答电文并记录接收所述定位导航应答电文的本地时钟时间；所述定位导航应答电文包括：三维坐标位置信息和应答时间；

判断处理模块，用于判断是否接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文；还用于判断是否接收到至少3个水下节点回复的定位导航应答电文；还用于判断是否接收到1个水下节点回复的定位导航应答电文以及接收到3个水面节点的定位导航电文；

计算确定模块，用于所述判断处理模块判断接收到至少4个所述水面节点的定位导航电文时，根据所述水面节点的三维坐标位置信息和发射时间以及接收到所述水面节点的本地时钟时间，采用静默定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间；还用于所述判断处理模块判断接收到至少3个水下节点回复的定位导航应答电文时，采用请求应答定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间；还用于所述判断处理模块判断接收到1个水下节点回复的定位导航应答电文以及接收到3个水面节点的定位导航电文时，采用混合定位方式确定待测目标自身的三维坐标位置信息和同步时钟时间。

8.根据权利要求7所述的定位装置，其特征在于，所述水面节点采用浮标设置在水面，所述水面节点通过定位导航卫星获取三维坐标位置信息和时间信息；所述水下节点采用潜标设置在水下，所述水下节点通过水面节点与自主式水下潜器进行校准来获取三维坐标位置信息和时间信息。

9.一种定位系统，其特征在于，包括：水面节点、水下节点以及权利要求7-8任一所述的定位装置。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，其存储有权利要求1-6任一项所述的定位方法所使用的计算机程序。