[發明專利]一種水下物體定位裝置、定位系統及其定位方法

在審

• 申請號: 201910826139.4
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN110488334A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 呂庭彥;陳榮敏;李陽;馮磊;陳永燦;張華
• 申請（專利權）人: 嘉陵江亭子口水利水電開發有限公司
• 主分類號: G01S19/45
• 分類號: G01S19/45
• 代理公司: 11463 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 郭斌莉<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種水下物體定位裝置，用于測量水下物體的三維坐標，其特征在于，所述水下物體定位裝置包括控制模塊、浮標平臺、連接繩、傾角儀和水深傳感器，所述浮標平臺用于漂浮于水面上，所述傾角儀固定安裝于所述浮標平臺上，所述連接繩的一端與所述傾角儀連接，另一端用于與所述水下物體連接，所述傾角儀用于測量所述連接繩的傾斜角度數據，且發送給所述控制模塊，所述水深傳感器用于安裝于所述水下物體上，以檢測所述水下物體的深度數據，且發送給所述控制模塊，所述控制模塊用于根據所述傾斜角度數據和所述深度數據計算得出所述水下物體相對于所述浮標平臺的三維坐標。

2.根據權利要求1所述的水下物體定位裝置，其特征在于，所述傾角儀包括第一傾角傳感模塊和第二傾角傳感模塊，所述第一傾角傳感模塊用于測量所述連接繩延伸方向與豎直方向之間的第一夾角，且發送給所述控制模塊，所述第二傾角傳感模塊用于測量所述連接繩延伸方向與正西方向之間的第二夾角，且發送給所述控制模塊。

3.根據權利要求1所述的水下物體定位裝置，其特征在于，所述水下物體定位裝置還包括定位模塊，所述定位模塊安裝于所述浮標平臺上，用于測得所述浮標平臺相對于基站的三維坐標。

4.根據權利要求3所述的水下物體定位裝置，其特征在于，所述定位模塊為差分GPS。

5.一種水下物體定位系統，其特征在于，包括基站和如權利要求1所述的水下物體定位裝置，所述水下物體定位裝置還包括定位模塊，所述定位模塊安裝于所述浮標平臺上，用于測得所述浮標平臺相對于所述基站的三維坐標，且發送給所述控制模塊，所述控制模塊用于根據所述水下物體相對于所述浮標平臺的三維坐標和所述浮標平臺相對于所述基站的三維坐標計算得出所述水下物體相對于所述基站的三維坐標。

6.一種水下物體定位方法，其特征在于，應用于如權利要求1所述的水下物體定位裝置，所述水下物體定位方法包括：

利用所述水深傳感器測量所述水下物體的深度數據；

利用所述傾角儀測量所述連接繩的傾斜角度數據；

利用所述控制模塊根據所述水下物體的深度數據和所述連接繩的傾斜角度數據計算得出所述水下物體相對于所述浮標平臺的三維坐標。

7.根據權利要求6所述的水下物體定位方法，其特征在于，所述傾角儀包括第一傾角傳感模塊和第二傾角傳感模塊，所述利用所述傾角儀測量所述連接繩的傾斜角度數據的步驟包括：

利用所述第一傾角傳感模塊測量所述連接繩延伸方向與豎直方向之間的第一夾角；

利用所述第二傾角傳感模塊測量所述連接繩延伸方向與正西方向之間的第二夾角。

8.根據權利要求7所述的水下物體定位方法，其特征在于，所述利用所述控制模塊根據所述水下物體的深度數據和所述連接繩的傾斜角度數據計算得出所述水下物體相對于所述浮標平臺的三維坐標的步驟包括：

根據計算公式：

R＝h*tanθ；

x＝R*sinψ；

y＝R*cosψ；

式中，R為所述連接繩在水平面上的投影長度，h為所述水下物體的深度，θ為第一夾角的度數，ψ為第二夾角的度數，y為R在正西方向上的投影長度，x為R在正北方向上的投影長度；

計算得出所述水下物體相對于所述浮標平臺的三維坐標(x，y，h)。

9.根據權利要求6所述的水下物體定位方法，其特征在于，利用所述控制模塊根據所述水下物體的深度數據和所述連接繩的傾斜角度數據計算得出所述水下物體相對于所述浮標平臺的三維坐標的步驟后，所述水下物體定位方法還包括：

利用差分GPS檢測出所述浮標平臺相對于基站的三維坐標；

利用所述控制模塊根據所述水下物體相對于所述浮標平臺的三維坐標以及所述浮標平臺相對于所述基站的三維坐標計算出所述水下物體相對于所述基站的三維坐標。

10.根據權利要求9所述的水下物體定位方法，其特征在于，所述利用所述控制模塊根據所述水下物體相對于所述浮標平臺的三維坐標以及所述浮標平臺相對于所述基站的三維坐標計算出所述水下物體相對于所述基站的三維坐標的步驟包括：

根據計算公式：

a1＝x+b1；

a2＝y+b2；

a3＝h+b3；

式中，(a1，a2，a3)為所述水下物體相對于所述基站的三維坐標，(b1，b2，b3)為所述浮標平臺相對于所述基站的三維坐標，(x，y，h)為所述水下物體相對于所述浮標平臺的三維坐標；

計算得出所述水下物體相對于所述基站的三維坐標(a1，a2，a3)。