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:
δtli=tl-tli,wi=ti+δtli,
(x-xi)2+(y-yi)2+(z-zi)2=v2(t-wi)2;
其中:(xi,yi,zi)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;ti为第i个水面节点发射的定位导航电文的发射时间;tli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;tl为待测目标的本地时钟时间;δtli为待测目标计算定位时tl与接收到第i个水面节点时间tli的时间差;wi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:Ri=v((tri-tsi)-γti)/2
其中:(xi,yi,zi)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;ti为第i个水下节点回复的定位导航应答电文的应答时间;tsi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;tri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;γti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:(xi,yi,zi)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;ti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;ts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;tr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;
γt4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。