CN109642954A - 用于定位水下设备的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于定位水下设备(105，110，115，120)的系统(100)，包括：‑至少两个表面应答器(125，130，135)，包括用于接收由地理定位系统(200)发射的无线电学信号的接收器(160)；‑每个表面应答器包括：‑用于估计至少一个无线电伪距的装置(180)；‑浮子的附件(185)；以及‑用于传输表示无线电伪距的信息的装置(140)；以及‑水下声学发射器(140)；‑水下设备包括：‑用于接收表示无线电伪距的信息的装置(145)；‑声学信号接收器(145)；用于确定至少两个水下声学发射器和水下设备之间的一个或多个声学伪距的装置(150)；以及‑用于计算在以一个表面应答器为中心的地面参考系中的设备的位置的装置(155)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于定位水下设备的设备和方法。它尤其适用于对于在海面以下的无人机或潜水员的定位。
背景技术
确定潜水员在淡水或海水水体中的位置是一项技术挑战，因为这些环境存在对于电磁波传播的障碍。
这种定位问题的后果可能是失去偏离潜水员群体或潜水员运输船的潜水员。此外，潜水员必须能够尽可能快地到达潜水点，这需要向潜水员指出该站点的位置。
GPS(“全球定位系统”)的原理是已知的，其中多个卫星发射由地球上的接收器捕获的电磁信号，该接收器通过计算它与每颗卫星之间的距离来确定其在卫星参考系中的位置。由于卫星的位置也是已知的，因此可以确定接收器在地球参考系中的位置。
然而，实际上，通过电离层发送卫星发射的信号导致信号失真，从而导致位置误差高达约10米。
为了补偿这种影响，所谓的差分GPS系统利用基于地面的参考接收站(与接收器类似)计算到每个卫星的距离。然后将这些计算出的距离发射到接收器，接收器计算其相对于参考接收站的位置，从而克服电离层延迟的影响。因此该位置误差属于一米的数量级。
在定位水下设备的领域中，已知的系统是利用配备有GPS位置传感器的多个浮标和发射由该浮标计算的位置的水下声学信号的发射器。
然而，在这些系统中，每个浮标具有十米的数量级的位置误差，并且这些浮标将该误差以及由于水下信号的传输导致的附加误差一起发送给水下设备。结果致使用这些系统确定的位置的精度很低。
已知的更先进的利用差分GPS工作原理的系统，其中一个浮标被认为是参考接收站。然而，这些系统需要基于空气的无线电连接浮标，以便参考浮标可以将其位置发射到其他浮标。此外，必须在过程开始之前选择参考浮标，并且表面浮标的数量使得系统的架构更加复杂。
在其他现有系统中，例如美国专利US8654610中描述的那些系统：
-位于水体表面的浮子根据接收到的射频信号确定位置，
-该浮子连接到位于浸入水体中的刚性结构上的发射器网络，每个发射器根据共用时钟通过声音信号发射浮子的位置信息，
-发射的声音信号的接收器基于每个发射器发射的位置信息确定其位置，并测量接收的每个相同信号的时移。
这些系统有几个缺点：
-在船上运输刚性结构减少了船上的空间；
-发射位置信息涉及长信息的长期传输，因此可能不正确或无法到达接收器，
-通常只有一个浮子，这导致眼界受限，降低了位置精度，
-当系统包括几个浮子时，这些浮子具有对于各个浮子一米的数量级的相对位置精度，这降低了系统的整体精度。
发明内容
本发明旨在弥补这些缺点的全部或部分。
为此，根据第一方面，本发明设想了一种用于定位水下设备的系统，其包括：
-至少两个表面应答器，每个表面应答器包括由地理定位系统的信号的至少两个卫星源发射的无线电信号的接收器；
-每个表面应答器包括：
-用于估计表面应答器与来自地理定位系统的信号的至少两个源之间的至少一个无线电伪距的装置，
-浮子的附件，浮子被配置成在特定深度处具有中性浮力，以及
-用于将表示无线电伪距的信息传输到水下设备的装置；以及
-与地理定位系统的时间同步的水下声学发射器，其被配置为将声学信号发射到水下设备；
-水下设备包括：
-用于接收表示由至少两个表面应答器发射的无线电伪距的信息的装置，
-声学信号接收器，其被配置为接收由至少两个表面应答器发射的声学信号，
-用于确定至少两个水下声学发射器和水下设备之间的一个或多个声学伪距的装置，以及
-用于计算在以表面应答器中的一个为中心的地面参考系中的设备的位置的装置，用于计算位置的装置包括执行概率估计过程的计算单元，概率估计过程至少通过以下测量执行该估计：
-表示接收装置接收的无线电伪距的信息的选择，
-由确定装置确定的声学伪距的选择。
由于这些布置，不需要参考浮标而且系统的架构不会由于添加表面应答器而变得更加复杂。在该系统中，应答器的位置直接在水下设备处计算，这使得可以消除由于电离层效应引起的位置误差。
在一些实施例中，至少一个水下声学发射器与地理定位系统的无线电接收器的内部时钟是同步的。
这些实施例使得可以在GPS的情况下再现卫星信号的多普勒效应。根据卫星的运动，多普勒效应使信号的频率随机变化。改变声源作为GPS接收器的内部时钟的函数使得可以以被认为是相同的、但是由GPS接收器的内部时钟的动态装置随机改变的频率操作定位系统。
在一些实施例中，声学发射器和通信装置是同一个，声学发射器将表示无线电伪距的信息传输到水下设备。
这些实施例使得可以限制用于生产该系统的装置的数量。
在一些实施例中，水下设备的接收装置和接收器是同一个，接收器接收表示由至少两个表面应答器发射的无线电伪距的信息。
在一些实施例中：
-表面应答器的每个发射器在多个信道上声学地发射多个周期信号的线性组合，其中一个信道用于要被发射的一个伪距，每个信道是来自地理定位系统(200)的随时间变化的时钟信号或者是表示信息要被传输的无线电伪距之一，每个周期信号根据要被发射的无线电伪距无线电的值的函数进行时移，以及
-声学接收器通过比较在不同声学信道上的不同声学信号的到达时间来重构表示无线电伪距的信息。
这些实施例使得可以在不将该信息二值化的情况下发射伪距信息。通过调整传输参数来执行信息传输。
在一些实施例中，至少一个表面应答器包括至少两个水下声学发射器。
这些实施例使得系统能够使用单个应答器进行操作。
在一些实施例中，本发明主题的系统包括用于连接至少两个水下声学发射器的结构、包括用于确定地面坐标系中的这些水下声学发射器相对于由卫星源发射的信号的接收器的位置的装置，以及执行以下操作的计算装置：
-模拟无线电接收器和水下声学发射器的相同位置的理论无线电伪距的测量，以及
-用于指挥每个发射器传输无线电伪距值的理论测量值的传输。
这些实施例使得系统能够使用单个应答器进行操作。
在一些实施例中，至少一个表面应答器包括用于确定相对于地理定位系统的位置的装置、将表示所确定的位置的信息项发射到水下设备的发射器、被配置为计算相对于地理定位系统的参考系的位置的水下设备的计算装置。
在一些实施例中，本发明主题的系统包括至少两个水下设备。
在一些实施例中，至少一个表面应答器包括通信装置，通信装置被配置为从至少一个被称为“主”水下设备处接收的一个或多个水下设备的位置，并且将表示一个或多个水下设备的位置的该信息重新发射到至少一个第二水下设备，所谓的“主”水下设备被配置为将表示至少一个水下设备的位置的信息项发射到至少一个表面应答器。
在一些实施例中，至少一个表面应答器包括用于将表示所计算出的位置的信息项传输到至少第二个所谓的“主”水下设备的装置。
在一些实施例中，至少一个水下设备包括用于显示至少一个水下设备的位置信息项的装置。
在一些实施例中，根据本发明主题的系统包括位于表面之上的装置，该装置用于显示与一个或多个水下设备的位置有关的信息项。
在一些实施例中，至少一个水下设备包括下列中的至少一个附加传感器：
-深度传感器；
-惯性测量单元；以及
-磁力计，
用于计算设备位置的装置，包括执行概率估计过程的计算单元，概率估计过程至少通过以下测量执行该估计：
-对表示接收装置接收的无线电伪距的信息的选择，
-对由确定装置确定的声学伪距的选择，以及
-对来自至少一个附加传感器的测量值的选择。
在一些实施例中，至少一个设备是嵌入在手链中。
根据第二方面，本发明提出了一种用于定位水下设备的方法，其特征在于，包括：
-由至少两个地面应答器接收由地理定位系统的信号的至少两个卫星源发射的无线电信号的步骤，
-估计表面应答器与来自地理定位系统的信号的至少两个源之间的至少一个无线电伪距的步骤，
-将应答器附接到浮子的步骤，浮子被配置成在特定深度处具有中性浮力，
-由应答器将表示无线电伪距的信息传输到水下设备的步骤，
-由应答器进行的与地理定位系统的时间同步的水下声学传输的步骤，以将声学信号发射到水下设备，
-由水下设备的接收装置接收表示由至少两个表面应答器发射的无线电伪距的信息的步骤，
-由水下设备的接收器接收表示由至少两个表面应答器发射的无线电伪距的声学信号的步骤，
-确定表面应答器的至少两个水下声学发射器与水下设备之间的一个或多个声学伪距的步骤，以及
-在以表面应答器之一为中心的地面参考系中计算设备位置的步骤，用于计算位置的装置包括执行概率估计过程的计算单元，概率估计过程至少通过以下测量来执行该估计：
-对表示接收装置接收的无线电伪距的信息的选择，
-对由确定装置确定的声学伪距的选择。
由于作为本发明主题的方法的特定目的、优点和特征类似于作为本发明主题的设备的那些，因此这里不再重复。
附图说明
本发明的其他优点、目的和特定特征将从以下对作为本发明主题的系统和方法的至少一个特定实施例的非限制性描述变得显而易见，参考附录中包括的附图，其中：
-图1示意性地表示作为本发明主题的设备的第一特定实施例；
-图2以示意图和逻辑图的形式表示作为本发明主题的方法的特定系列步骤。
具体实施方式
本说明书以非限制性方式给出，实施例的每个特征能够以有利的方式与任何其他实施例的任何其他特征组合。
注意的是，这些附图不是按比例的。
图1未按比例绘制，示出了作为本发明主题的系统100的实施例的示意图。该用于定位水下设备105、110、115和/或120的系统100，包括：
-至少两个表面应答器125、130和/或135，每个表面应答器包括对于地理定位系统200的信号中的、由至少两个卫星源165、170和/或175发射的无线电信号的接收器160；
-每个表面应答器包括：
-用于估计表面应答器与来自地理定位系统的信号的至少两个源之间的至少一个无线电伪距的装置180，
-浮子的附件185，浮子被配置成在特定深度处具有中性浮力，以及
-用于将表示无线电伪距的信息传输到水下设备的装置140；以及
-与地理定位系统的时间同步的水下声学发射器140，其被配置为将声学信号发射到水下设备；
-水下设备包括：
-用于接收表示由至少两个表面应答器发射的无线电伪距的信息的装置145，
-声学信号接收器145，其被配置为接收由至少两个表面应答器发射的声学信号，
-用于确定至少两个水下声学发射器和水下设备之间的一个或多个声学伪距的装置150，以及
-用于计算以表面应答器中的一个为中心的地面参考系中的设备的位置的装置155，该用于计算位置的装置包括执行概率估计过程的计算单元，概率估计过程至少通过以下度量执行该估计：
-表示接收装置接收的无线电伪距的信息的选择，
-由确定装置确定的声学伪距的选择。
每个应答器125、130和135例如是安装在浮标上或附接到浮动结构或船上的电子电路。
附件185可以是本领域技术人员已知的任何类型，例如通过钉子、螺钉、夹子或系带固定的附件。
每个信号接收器160例如是配置成接收由地理定位系统200的每个卫星源165、170和175发射的电磁信号的天线。
该地理定位系统200例如是GPS系统。
估计装置180例如是电子计算电路，其被配置为计算应答器125、130或135与每个源165、170和/或175(其信号已被接收器160接收)之间的伪距。
为了估计每个伪距，估计装置180：
-计算信号源165、170或175发射的信号与应答器125、130或135中的本地时钟同步重建的相同信号的本地复制之间的时间差，
-通过将波传播速度常数(例如真空中的光速值)乘以例如所接收的信号与本地复制之间的时间差来计算伪距。
每个应答器125、130、135的时钟是独立的。但是，可以从无线电伪距的估计器生成与地理定位系统200同步的时钟。
通信装置140例如是配置成将电磁信号发射到至少一个水下设备105、110、115和/或120的天线。
然而，由于水下环境中的传播限制，该通信装置140优选地是电声换能器，其被配置为发射表示电学信号的声学信号。
因此，如所理解的，在本实施例中，通信装置140不将应答器125、130或135的已知位置传输到水下设备105、110、115或120，而仅是传输确定的伪距。
发射器140例如是电声换能器，其被配置为发射表示电学信号的声学信号。
例如，这些信号表示每个卫星的三维空间中的方向，并且有可能表示飞行器的位置。
在一些实施例中，至少一个水下声学发射器140、105、110、115和/或120与地理定位系统200的无线电接收器160的内部时钟是同步的。
在一些优选的变型中，发射器140和通信装置140是同一个。
每个水下设备105、110、115和120包括用于接收表示由至少两个表面应答器125、130和/或135发射的无线电伪距的信息的装置145。
该接收装置145例如是电声换能器，其被配置为将声学信号转换成电学信号。这些声学信号表示由已经发射相应声学信号的应答器125、130或135估计的伪距。
每个水下设备105、110、115和120包括声学信号接收器145，其被配置为接收由至少两个表面应答器125、130和/或135发射的声学信号。
接收器145例如是配置成接收由发射器140发射的电磁信号的天线。
无论发射器140使用何种技术、标准或规格，接收器145都以互补的方式使用相同的技术、标准或规格。
在一些变型例中，发射器140和接收器145通过柔性电缆或通过红外波传输连接。
在一些优选的变型例中，接收器145是电声换能器，其配置成将声学信号转换成电学信号。
在一些优选的变型例中，接收器145和接收装置145是同一个。
在一些变型例中，水下设备105、110、115和/或120与表面应答器125、130和/或135之间的通信是双向的。
确定装置150例如是以与每个应答器125、130和135的估计装置180相同的方式工作的电子计算电路。
为了估计每个伪距，确定装置150：
-计算由源125、130或135发射的信号和与在水下设备105、110、115或120处的本地时钟同步重建的相同信号的本地复制之间的时间差，
-通过将波传播速度常数(例如海水中声速的值)乘以例如所接收的信号与本地复制之间的时间差来计算伪距。
每个水下设备105、110、115或120的时钟例如与应答器125、130和135的时钟是同步的，优选地与地理定位系统200的时钟是同步的。
每个水下设备105、110、115和120的计算装置155例如是电子计算电路，其被配置为：
-通过三边测量计算水下设备105、110、115或120相对于每个应答器125、130和/或135的位置，每个应答器125、130和/或135的伪距已由确定装置150确定，
-通过三边测量计算每个应答器125、130和/或135相对于地理定位系统200的源165、170和/或175的位置，每个应答器125、130和/或135的伪距已由确定装置150确定，
-通过传递性计算水下设备105、110、115或120相对于地理定位系统200的卫星源165、170和/或175的位置。
在用于计算设备位置的装置155上执行概率估计过程。例如，该过程执行以下操作：
-状态向量的逐步构建，状态向量的每个元素是具有数值的一维或多维数值变量。可以引用以下变量：每个时刻水下设备105、110、115或120的新三维位置，从而执行相对于地理定位系统200的卫星源165、170和/或175的概率估计、在系统200的每个无线电接收器与水下设备之间的时钟差异(以秒为单位)、系统200的每个无线电接收器与卫星源165、170和/或175之间的时钟差异(以秒为单位)；
-测量向量的逐步构建。每次测量都是来自测量过程的随机变量。可以提及无线电伪距及声学的测量，也可以提及例如深度、加速度或环境磁力的测量。
-测量残差向量的逐步构建。每个测量残差是具有状态向量的测量向量的测量量的函数。该残差的特征在于，在测量量被认为没有误差的情况下，其数值(一维或多维，具有与所讨论的测量相同或不同的尺寸)等于零，并且当考虑误差时，其值增加。
-最后，更新状态向量的常规过程。该过程的目的是通过探索新的数值来重新评估所述状态向量，然后，作为结果重新评估测量残差向量，其目的是尽可能地减少测量残差向量的某个范数。有几种方法可实现这一目的，称为概率方法。它们被称为概率，因为概率论使得可以通过状态向量的迭代更新给出方向和数值。可以引用基于伪逆、基于所谓的“QR”分解、Cholesky分解的方法或已知为“Monte-Carlo”的半随机探索的方法或基于来自遗传学领域的进化理论的方法。
-可选地，可以添加消除状态和测量值的过程(其效果在整个过程中被认为是不能期望的)。
因此，概率估计过程使得有可能实时获得装置155的轨迹或轨迹的一部分，以计算设备的位置以及被认为是次要的其他变量。
在一些实施例中，表面应答器125、130或135的每个发射器140在若干信道上声学地发射若干周期信号的线性组合，其中一个信道用于一个要被发射的伪距，每个信道是来自地理定位系统200的随时间变化的时钟信号或者是信息要被发射的无线电伪距之一的表示，每个周期信号按照要被传输的无线电伪距无线电的值的函数进行时移。
因此，例如，如果发射器140必须发射表示估计的伪距的信号，则该发射器140以两个频率发射声学信号：与地理定位系统200的时钟信号相对应的第一频率和与要传输的伪距相对应的第二频率。
以该第二频率，连续地或在限定的时间段期间发射周期信号，并且该周期信号按照估计的伪距的值的函数进行时移。偏移函数例如是线性的(例如，以对于所确定的一个单位的距离一秒的速率)。例如，一百公里的距离对应于一毫秒的偏移。因此，如果估计的伪距等于二万千米，则周期信号移位两百毫秒。
例如，如果发射器140必须发射两个信号，每个表示估计的伪距，则使用三个频率：第一个对应于时钟信号，第二个对应于第一个伪距，第三个对应于第二个伪距。
因此，如所理解的，在这些实施例中，伪距的值不被二值化然后由发射器140发射，而是通过移位周期信号来间接发射。这些实施例使得伪距值的传输更加鲁棒。
另外，多个频率的利用使得能够同时和间接地传输每个伪距的值。
在这些实施例中，声学接收器145通过比较在不同声学信道上的不同声学信号的到达时间重构表示无线电伪距的信息。
在这些实施例中，至少一个表面应答器130包括至少两个水下声学发射器140。
在这些实施例中，作为本发明主题的系统100包括用于连接至少两个所述水下声学发射器140的结构132、表面应答器130(表面应答器130包括用于确定这些水声发射器相对于由卫星源165、170和175发射的信号的接收器在地面坐标系中的位置的装置133)以及实现以下操作的计算装置134：
-模拟无线电接收器160和水下声学发射器140的相同位置的理论无线电伪距的测量，以及
-用于指挥每个发射器140发射无线电伪距值的理论测量值的发射。
该计算装置134例如是电子计算电路。
计算装置134在本地参考系(例如东/北/高)中从无线电接收器160和地理定位系统200的源165、170和/或175的相应方向检索无线电伪距测量。计算装置被认为能够知道水下声学发射器140相对于所述本地参考系中的无线电接收器160的位置。
因此，如果接收器160已被放置在每个发射器140的位置，则可以模拟无线电伪距的测量结果。实际上，众所周知的是无线电伪距测量根据定义为，乘以光速的时移与是地理定位系统200的源165、170和/或175和无线电接收器160的间隔距离的总和。在模拟接收器160的运动期间，时移被认为是恒定的。因此，为了获得新的无线电伪距测量，犹如无线电接收器已被放置在声学发射器140的位置处，有必要根据声学发射器140的位置向量(其投射到通过无线电接收器160和地理定位系统200的源165、170和/或175的单位矢量上)的正交投影距离(其以米为单位)，以米为单位添加伪距测量。这是我们关于无线电伪距测量模型的新虚拟伪距测量。
在一些实施例中，至少一个表面应答器125包括用于确定相对于地理定位系统200的位置的装置186、将表示所确定的位置的信息项发射到水下设备105、110、115和/或120的发射器140、被配置为计算相对于地理定位系统200的参考系的位置的水下设备的计算装置155。
确定装置186例如是电子计算电路，其被配置为至少根据表示由估计装置180估计的无线电伪距的信息的选择项概率地估计应答器125的位置。
该确定装置186被配置为例如基于由估计装置180估计的伪距来执行应答器125的三边测量。
在一些实施例中，系统100包括至少两个水下设备105、110、115和/或120。
在一些实施例中，至少一个表面应答器125、130和/或135包括通信装置140，通信装置140被配置为从至少一个所谓的“主”水下设备105接收一个或多个水下设备的位置并将表示一个或多个水下设备的位置的信息重新发射到至少一个第二水下设备，所谓的“主”水下设备被配置为将表示至少一个水下设备的位置的信息项发射到至少一个表面应答器125、130和/或135。
在一些实施例中，至少一个水下设备105、110、115和/或120包括用于将表示所计算出的位置的信息项传送到至少第二所谓的“主”水下设备的装置191。
通信装置191例如是配置成发射电磁信号的天线，或者是配置成发射表示计算位置的电学信号的声学信号的电声应答器。
在一些实施例中，至少一个水下设备105包括用于显示至少一个水下设备110的位置信息项的装置195。
该显示装置195例如是屏幕。
在一些实施例中，作为本发明主题的系统100包括位于表面上方的装置210，用于显示与一个或多个水下设备105、110、115和/或120的位置有关的信息项。
该显示装置210例如是计算机、数字平板电脑或智能手机的屏幕。
在一些实施例中，至少一个水下设备110包括如下的至少一个附加传感器190：
-深度传感器；
-惯性测量单元；以及
-磁力计，
用于计算设备位置的装置155包括执行概率估计过程的计算单元，概率估计过程通过至少以下测量执行该估计：
-表示接收装置接收的无线电伪距的信息的选择，
-由确定装置确定的声学伪距的选择，以及
-对来自至少一个所述附加传感器的测量值的选择。
在一些实施例中，至少一个设备110是嵌入在手链中。
在一些变型中，至少一个水下设备嵌入无人机或水下设备中。
优选地，作为本发明主题的系统100包括：
-至少三个应答器125、130和135，以及传感器190，或
-至少四个应答器125、130和135。
图2示出了作为本发明主题的方法300的特定实施例，定位水下设备的方法300包括：
-将应答器附接到浮子的步骤305，浮子被配置成在特定深度处具有中性浮力，
-由至少两个地面应答器接收由地理定位系统的信号的至少两个卫星源发射的无线电信号的步骤310，
-估计表面应答器与来自地理定位系统的信号的至少两个源之间的至少一个无线电伪距的步骤315，
-由应答器将表示无线电伪距的信息传输到水下设备的步骤320，
-由应答器进行的与地理定位系统的时间同步的水下声学传输的步骤325，
地理定位系统被配置为将声学信号传输到水下设备，
-由水下设备的接收装置接收表示由至少两个表面应答器发射的无线电伪距的信息的步骤330，
-由水下设备的接收器接收表示由至少两个表面应答器发射的无线电伪距的声学信号的步骤335，
-确定表面应答器的至少两个水下声学发射器与水下设备之间的一个或多个声学伪距的步骤340，以及
-以在表面应答器中的一个为中心的地面参考系中计算设备位置的步骤345，用于计算位置的装置包括执行概率估计过程的计算单元，概率估计过程至少通过执行以下测量来执行该估计：
-对表示接收装置接收的无线电伪距的信息的选择，
-对由确定装置确定的声学伪距的选择。
例如，通过利用如关于图1描述的系统100来执行该方法300。
Claims (16)
1.一种用于定位水下设备(105，110，115，120)的系统(100)，其特征在于，所述系统(100)包括：
-至少两个表面应答器(125，130，135)，每个表面应答器包括由地理定位系统(200)的信号的至少两个卫星源(165，170，175)发射的无线电学信号的接收器(160)；
-每个表面应答器包括：
-用于估计所述表面应答器与来自所述地理定位系统的信号的至少两个源之间的至少一个无线电伪距的装置(180)，
-浮子的附件(185)，所述浮子被配置成在特定深度处具有中性浮力，以及
-用于将表示无线电伪距的信息传输到水下设备的装置(140)；以及
-与所述地理定位系统的时间同步的水下声学发射器(140)，其被配置为将声学信号发射到所述水下设备；
-所述水下设备包括：
-用于接收表示由至少两个表面应答器发射的无线电伪距的信息的装置(145)，
-声学信号接收器(145)，其被配置为接收由至少两个表面应答器发射的声学信号，
-用于确定至少两个水下声学发射器和所述水下设备之间的一个或多个声学伪距的装置(150)，以及
-用于计算在以所述表面应答器之一为中心的地面参考系中的设备的位置的装置(155)，用于计算位置的所述装置包括执行概率估计过程的计算单元，所述概率估计过程至少通过以下测量执行该估计：
-对表示接收装置接收的无线电伪距的信息的选择，
-对由确定装置确定的声学伪距的选择。
2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，至少一个水下声学发射器(140)与所述地理定位系统(200)的无线电接收器的内部时钟是同步的。
3.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，所述声学发射器(140)和通信装置(140)是同一个，所述声学发射器将表示无线电伪距的信息传输到所述水下设备。
4.根据权利要求3所述的系统(100)，其中，所述接收器(145)和所述水下设备的接收装置(145)是同一个，所述接收器接收表示由至少两个表面应答器发射的无线电伪距的信息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统(100)，其中：
-表面应答器(125，130，135)的每个发射器(140)在多个信道上声学地发射多个周期信号的线性组合，其中一个信道用于要被发射的一个伪距，每个信道是来自地理定位系统(200)的随时间变化的时钟信号或者是表示信息要被传输的无线电伪距之一，每个周期信号根据要被发射的无线电伪距无线电的值的函数进行时移，以及
-所述声学接收器(145)通过比较在不同声学信道上的不同声学信号的到达时间来重构表示无线电伪距的信息。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统(100)，其中至少一个表面应答器(125，130，135)包括至少两个水下声学发射器(140)。
7.根据权利要求6中所述的系统(100)，其包括用于连接至少两个所述水下声学发射器(140)的结构(132)、包括用于确定地面坐标系中的这些水下声学发射器相对于由卫星源(165，170，175)发射的信号的接收器的位置的装置(133)的表面应答器(130)以及执行以下操作的计算装置：
-模拟无线电接收器和水下声学发射器的相同位置的理论无线电伪距的测量，以及
-用于指挥每个发射器传输无线电伪距值的理论测量值的传输。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统(100)，其中至少一个表面应答器(125)包括用于确定相对于地理定位系统(200)的位置的装置(186)、将表示所确定的位置的信息项发射到水下设备(105，110，115，120)的发射器(140)、被配置为计算相对于所述地理定位系统的参考系的位置的所述水下设备的计算装置(155)。
9.根据权利要求1-8任一项所述的系统(100)，其包括至少两个水下设备(105，115)。
10.根据权利要求9所述的系统(100)，其中，至少一个表面应答器(125，130，135)包括通信装置(140)，所述通信装置(140)被配置为从至少一个被称为“主”水下设备处接收一个或多个水下设备的位置，并且将表示一个或多个水下设备的位置的该信息重新发射到至少一个第二水下设备，所谓的“主”水下设备被配置为将表示至少一个水下设备的位置的信息项发射到至少一个表面应答器。
11.根据权利要求10所述的系统(100)，其中至少一个水下设备(105，110，115，120)包括用于将表示所计算出的位置的信息项传输到至少第二个所谓的“主”水下设备的装置。
12.根据权利要求1-11任一项所述的系统(100)，其中至少一个水下设备(105)包括用于显示至少一个水下设备(110)的位置信息项的装置(195)。
13.根据权利要求1-12任一项所述的系统(100)，其包括位于所述表面之上的装置(210)，所述装置(210)用于显示与一个或多个水下设备的位置有关的信息项。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统(100)，其中，至少一个水下设备(110)包括下列中的至少一个附加传感器(190)：
-深度传感器；
-惯性测量单元；以及
-磁力计，
用于计算设备位置的装置(155)包括执行概率估计过程的计算单元，所述概率估计过程至少通过以下测量执行该估计：
-对表示接收装置接收的无线电伪距的信息的选择，
-对由确定装置确定的声学伪距的选择，以及
-对来自至少一个所述附加传感器的测量值的选择。
15.根据权利要求1-14任一项所述的系统(100)，其中至少一个设备(110)嵌入在手链中。
16.一种定位水下设备的方法(300)，其特征在于，包括：
-将应答器附接到浮子的步骤(305)，所述浮子被配置成在特定深度处具有中性浮力，
-由至少两个地面应答器接收由地理定位系统的信号的至少两个卫星源发射的无线电学信号的步骤(310)，
-估计所述表面应答器与来自地理定位系统的信号的至少两个源之间的至少一个无线电伪距的步骤(315)，
-由应答器将表示无线电伪距的信息传输到水下设备的步骤(320)，
-由应答器进行的与所述地理定位系统的时间同步的水下声学传输的步骤(325)，以将声学信号发射到所述水下设备，
-由水下设备的接收装置接收表示由至少两个表面应答器发射的无线电伪距的信息的步骤(330)，
-通过水下设备的接收器接收表示由至少两个表面应答器发射的无线电伪距的声学信号的步骤(335)，
-确定表面应答器的至少两个水下声学发射器与所述水下设备之间的一个或多个声学伪距的步骤(340)，以及
-在以所述表面应答器之一为中心的地面参考系中计算设备的位置的步骤(345)，用于计算位置的装置包括执行概率估计过程的计算单元，所述概率估计过程至少通过以下测量来执行该估计：
-对表示接收装置接收的无线电伪距的信息的选择，
-对由确定装置确定的声学伪距的选择。
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