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1 水下机器人水声定位系统概述

水声定位大致可分为两类: 基于距离的定位和无距离的定位。基于距离的方案首先通过 ToA、 RSS、 AoA 甚至网络连通性测量或估计少数锚节点的距离或角度，然后应用三角测量或多方法将范围转换为坐标。无距离方案探索局部拓扑，并从周围锚节点的位置推导出位置估计。一般来说，基于距离的方案具有较高的位置精度，而无距离的方案提供了较粗的位置估计。

2 水下机器人定位系统硬件设计需求分析

2.1 研究现状

与海洋研究有关的关键技术方面的最新进展使科学界能够将其努力引向提升水下机器人航行器，使其在海上执行的海洋干预任务具有更高的自主性。一些目标，如自主知觉，任务识别，以及机器人操作器的干预，正在进行中的研究。干预式自主水下机器人（I-AUV）在海洋打捞、环境监测和监视、河口、港口、石油钻机和管道的水下检查、地质和生物调查等广泛的研究和商业领域中得到应用。在诸如机械臂操纵器、推进器、方向舵和鳍等系统中，海洋水面和水下机器人车辆上的导航系统起着一个关键作用，它允许车辆相对于一个固定的坐标框架或相对于另一个车辆进行合作导航和自导/对接操作。此外，这些导航系统的开发必须牢记低成本、紧凑、高性能、通用性和鲁棒性等关键特性。

2.2 需求分析

从无数可用的水下导航辅助传感器，如多普勒测速仪（DVL） ，深度压力传感器，磁罗盘，声学定位系统，如长基线（LBL） ，短基线（SBL）和超短基线（USBL）常常作为水下定位的主要选择。……