一种水下远程定位系统、方法、装置、设备及介质与流程

1.本技术涉及水下定位技术领域，尤其涉及一种水下远程定位系统、方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.随着海洋开发技术的不断发展，针对水下机器人在海洋探索及开发、军事作战等领域的协同作业逐渐成为热门的研究课题，其中，针对水下机器人的水下定位是协同作业的前提条件和关键技术。
3.目前，水下远程定位系统通常是基于布放在水面上的定位浮标，利用水声技术对水下机器人进行大地坐标的测定，然而，目前的水下远程定位系统针对定位浮标的部署难度较大，而且，定位资源也存在一定浪费。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种水下远程定位系统、方法、装置、设备及介质，用以解决现有技术中的水下远程定位系统存在浮标部署复杂、定位资源浪费的问题。
5.本技术实施例提供的技术方案如下：
6.一方面，本技术实施例提供了一种水下远程定位系统，包括位于测量母船中的船载操控设备以及复用为定位浮标的船载应答设备，布放在水面上的多个定位浮标，以及位于水下设定深度的水下机器人；船载操控设备与多个定位浮标之间采用无线通信方式进行通信，水下机器人与船载应答设备和多个定位浮标之间均采用声学通信方式进行通信，船载操控设备与船载应答设备之间采用无线通信方式、有线通信方式和蓝牙通信方式中的任一通信方式进行通信；
7.水下机器人，用于周期性发射声学定位信号；
8.多个定位浮标，用于接收到水下机器人发射的声学定位信号时，确定声学定位信号的第一传播时延，并获取浮标位置坐标，将第一传播时延和浮标位置坐标发送至船载操控设备；
9.船载应答设备，用于接收到水下机器人发射的声学定位信号时，确定声学定位信号的第二传播时延，并获取船载位置坐标，将第二传播时延和船载位置坐标发送至船载操控设备；
10.船载操控设备，用于接收到多个定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标时，基于多个定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，对水下机器人进行定位得到水下机器人的三维位置坐标。
11.在一种可能的实施方式中，船载应答设备，具体用于获取测量母船的当前位置坐标；若基于测量母船的当前位置坐标，确定测量母船的当前位置符合定位解算条件，则将测量母船的当前位置坐标作为船载位置坐标；若基于测量母船的当前位置坐标，确定测量母
船的当前位置不符合定位解算条件，则从测量母船的各历史位置坐标中获取符合定位解算条件的历史位置坐标作为船载位置坐标。
12.在一种可能的实施方式中，多个定位浮标包括至少四个定位浮标；船载操控设备，具体用于按照声学定位信号的接收信号强度从大到小的顺序，从至少四个定位浮标中选取三个定位浮标作为目标定位浮标，并基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，确定水下机器人的三维位置坐标。
13.在一种可能的实施方式中，船载操控设备，具体用于基于船载应答设备和三个目标定位浮标之间的当前基线长度，从不同基线长度对应的定位解算方式中选取目标定位解算方式，并基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，采用目标定位解算方式，对水下机器人进行定位得到水下机器人的三维位置坐标。
14.在一种可能的实施方式中，船载操控设备，还用于从至少四个定位浮标中选取除三个目标定位浮标之外的定位浮标作为备用定位浮标，并基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人的三维位置坐标进行校准，得到水下机器人的目标三维位置坐标。
15.在一种可能的实施方式中，船载操控设备，具体用于若确定水下机器人的三维位置坐标定位成功，则基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到水下机器人的校准三维位置坐标后，对校准三维位置坐标和三维位置坐标进行平滑处理，得到的水下机器人的目标三维位置坐标；若确定水下机器人的三维位置坐标定位失败，则基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到水下机器人的目标三维位置坐标。
16.另一方面，本技术实施例提供了一种水下远程定位方法，应用于位于测量母船中的船载操控设备，该水下远程定位方法包括：
17.接收布放在水面上的多个定位浮标在接收到水下机器人发射声学定位信号后发送的第一传播时延和浮标位置坐标，以及位于测量母船中复用为定位浮标的船载应答设备在接收到水下机器人发射的声学定位信号后发送的第二传播时延和船载位置坐标；
18.基于多个定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，对水下机器人进行定位得到水下机器人的三维位置坐标。
19.在一种可能的实施方式中，船载位置坐标在测量母船的当前位置符合定位解算条件时为测量母船的当前位置坐标，在测量母船的当前位置不符合定位解算条件时为测量母船的各历史位置坐标中符合定位解算条件的历史位置坐标。
20.在一种可能的实施方式中，多个定位浮标包括至少四个定位浮标；基于多个定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，对水下机器人进行定位得到水下机器人的三维位置坐标，包括：
21.按照声学定位信号的接收信号强度从大到小的顺序，从至少四个定位浮标中选取三个定位浮标作为目标定位浮标；
22.基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备
发送的第二传播时延和船载位置坐标，确定水下机器人的三维位置坐标。
23.在一种可能的实施方式中，基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，确定水下机器人的三维位置坐标，包括：
24.基于船载应答设备和三个目标定位浮标之间的当前基线长度，从不同基线长度对应的定位解算方式中选取目标定位解算方式；
25.基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，采用目标定位解算方式，对水下机器人进行定位得到水下机器人的三维位置坐标。
26.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的水下远程定位方法还包括：
27.从至少四个定位浮标中选取除三个目标定位浮标之外的定位浮标作为备用定位浮标；
28.基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人的三维位置坐标进行校准，得到水下机器人的目标三维位置坐标。
29.在一种可能的实施方式中，基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人的三维位置坐标进行校准，得到水下机器人的目标三维位置坐标，包括：
30.若确定水下机器人的三维位置坐标定位成功，则基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到水下机器人的校准三维位置坐标后，对校准三维位置坐标和三维位置坐标进行平滑处理，得到的水下机器人的目标三维位置坐标；
31.若确定水下机器人的三维位置坐标定位失败，则基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到水下机器人的目标三维位置坐标。
32.另一方面，本技术实施例提供了一种水下远程定位装置，应用于位于测量母船中的船载操控设备，该水下远程定位装置包括：
33.船载通信单元，用于接收布放在水面上的多个定位浮标在接收到水下机器人发射声学定位信号后发送的第一传播时延和浮标位置坐标，以及位于测量母船中复用为定位浮标的船载应答设备在接收到水下机器人发射的声学定位信号后发送的第二传播时延和船载位置坐标；
34.船载主控单元，用于基于多个定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，对水下机器人进行定位得到水下机器人的三维位置坐标。
35.在一种可能的实施方式中，船载位置坐标在测量母船的当前位置符合定位解算条件时为测量母船的当前位置坐标，在测量母船的当前位置不符合定位解算条件时为测量母船的各历史位置坐标中符合定位解算条件的历史位置坐标。
36.在一种可能的实施方式中，多个定位浮标包括至少四个定位浮标；基于多个定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，对水下机器人进行定位得到水下机器人的三维位置坐标时，船载主控单元具体
用于：
37.按照声学定位信号的接收信号强度从大到小的顺序，从至少四个定位浮标中选取三个定位浮标作为目标定位浮标；
38.基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，确定水下机器人的三维位置坐标。
39.在一种可能的实施方式中，基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，确定水下机器人的三维位置坐标时，船载主控单元具体用于：
40.基于船载应答设备和三个目标定位浮标之间的当前基线长度，从不同基线长度对应的定位解算方式中选取目标定位解算方式；
41.基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备发送的第二传播时延和船载位置坐标，采用目标定位解算方式，对水下机器人进行定位得到水下机器人的三维位置坐标。
42.在一种可能的实施方式中，船载主控单元还用于：
43.从至少四个定位浮标中选取除三个目标定位浮标之外的定位浮标作为备用定位浮标；
44.基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人的三维位置坐标进行校准，得到水下机器人的目标三维位置坐标。
45.在一种可能的实施方式中，基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人的三维位置坐标进行校准，得到水下机器人的目标三维位置坐标时，船载主控单元具体用于：
46.若确定水下机器人的三维位置坐标定位成功，则基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到水下机器人的校准三维位置坐标后，对校准三维位置坐标和三维位置坐标进行平滑处理，得到的水下机器人的目标三维位置坐标；
47.若确定水下机器人的三维位置坐标定位失败，则基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到水下机器人的目标三维位置坐标。
48.另一方面，本技术实施例提供了一种船载操控设备，包括：存储器、处理器和存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现本技术实施例提供的水下远程定位方法。
49.另一方面，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时实现本技术实施例提供的水下远程定位方法。
50.本技术实施例的有益效果如下：
51.本技术实施例中，通过布放在水面上的多个定位浮标和位于测量母船中的船载应答设备接收水下机器人发射的声学定位信号，并将其位置坐标和其与水下机器人之间的传播时延发送至船载操控设备进行定位解算，可以实现对水下机器人的三维定位，同时，通过将位于测量母船中的用于实现船载操控设备与水下机器人之间的声学通信的船载应答设
备复用为定位浮标，不仅可以减少布放在水面上的定位浮标的数量，降低定位浮标在水面上的部署难度和复杂度，还可以实现定位资源的复用，提高定位资源的利用率。
52.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地可以从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
53.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
54.图1为本技术实施例中水下远程定位系统的系统框架示意图；
55.图2为本技术实施例中水下远程定位方法的概况流程示意图；
56.图3为本技术实施例中水下远程定位装置的功能结构示意图；
57.图4为本技术实施例中船载操控设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
58.为了使本技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
59.为便于本领域技术人员更好地理解本技术，下面先对本技术涉及的技术用语进行简单介绍。
60.水下机器人，为在水下运动和作业的潜水设备。本技术实施例中，水下机器人包括但不限于水下无人潜器(unmanned underwater vehicle，uuv)、自主式水下潜器(autonomous underwater vehicle，auv)、遥控潜器(remote operated vehicle，rov)、深海探测器、油气勘探设备、海底固体矿产采矿车等。
61.船载操控设备，为对水下机器人的水下运动和作业进行操控的设备。
62.船载应答设备，为实现船载操控设备与水下机器人的声学通信的设备。本技术实施例中，船载应答设备可以复用为定位浮标。
63.定位浮标，为实现水下机器人的三维位置坐标的解算的定位基元。本技术实施例中，定位浮标的数量可以是三个，也可以是四个以上，本技术实施例仅以四个以上定位浮标为例进行说明。
64.需要说明的是，本技术中提及的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样的用语在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。
65.在介绍了本技术涉及的技术用语后，接下来，对本技术实施例提供的技术方案进行详细说明。
66.本技术实施例提供了一种水下远程定位系统，参阅图1所示，本技术实施例提供的水下远程定位系统至少包括位于测量母船中的船载操控设备110以及复用为定位浮标的船
载应答设备120，布放在水面上的多个定位浮标130，以及位于水下设定深度的水下机器人140；船载操控设备110与多个定位浮标130之间采用无线通信方式进行通信，水下机器人140与船载应答设备120和多个定位浮标130之间均采用声学通信方式进行通信，船载操控设备110与船载应答设备120之间采用无线通信方式、有线通信方式和蓝牙通信方式中的任一通信方式进行通信；
67.水下机器人140，用于周期性发射声学定位信号；
68.多个定位浮标130，用于接收到水下机器人140发射的声学定位信号时，确定声学定位信号的第一传播时延，并获取浮标位置坐标，将第一传播时延和浮标位置坐标发送至船载操控设备110；
69.船载应答设备120，用于接收到水下机器人140发射的声学定位信号时，确定声学定位信号的第二传播时延，并获取船载位置坐标，将第二传播时延和船载位置坐标发送至船载操控设备110；
70.船载操控设备110，用于接收到多个定位浮标130发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标时，基于多个定位浮标130发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的三维位置坐标。
71.在一种可能的实施方式中，船载应答设备120，具体用于获取测量母船的当前位置坐标；若基于测量母船的当前位置坐标，确定测量母船的当前位置符合定位解算条件，则将测量母船的当前位置坐标作为船载位置坐标；若基于测量母船的当前位置坐标，确定测量母船的当前位置不符合定位解算条件，则从测量母船的各历史位置坐标中获取符合定位解算条件的历史位置坐标作为船载位置坐标；其中，定位解算条件为测量母船与多个定位浮标130之间的基线长度符合长基线定位解算方式、短基线定位解算方式和超短基线定位解算方式中的任一定位解算方式对应的基线长度。
72.在一种可能的实施方式中，多个定位浮标130包括至少四个定位浮标130；船载操控设备110，具体用于按照声学定位信号的接收信号强度从大到小的顺序，从至少四个定位浮标130中选取三个定位浮标130作为目标定位浮标，并基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，确定水下机器人140的三维位置坐标。
73.在一种可能的实施方式中，船载操控设备110，具体用于基于船载应答设备120和三个目标定位浮标之间的当前基线长度，从不同基线长度对应的定位解算方式中选取目标定位解算方式，并基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，采用目标定位解算方式，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的三维位置坐标；其中，不同基线长度对应的定位解算方式包括长基线定位解算方式、短基线定位解算方式和超短基线定位解算方式。
74.在一种可能的实施方式中，船载操控设备110，还用于从至少四个定位浮标130中选取除三个目标定位浮标之外的定位浮标130作为备用定位浮标，并基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人140的三维位置坐标进行校准，得到水下机器人140的目标三维位置坐标。
75.在一种可能的实施方式中，船载操控设备110，具体用于若确定水下机器人140的
三维位置坐标定位成功，则基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的校准三维位置坐标后，对校准三维位置坐标和三维位置坐标进行平滑处理，得到的水下机器人140的目标三维位置坐标；若确定水下机器人140的三维位置坐标定位失败，则基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的目标三维位置坐标。
76.在一种可能的实施方式中，船载操控设备110，还用于同时向船载应答设备120、多个定位浮标130和水下机器人140发送时钟同步信号；接收到船载应答设备120、多个定位浮标130和水下机器人140分别基于时钟同步信号返回的同步完成信号时，确定时钟同步操作结束；
77.船载应答设备120，还用于基于船载操控设备110发送的时钟同步信号执行时钟同步操作，确定时钟同步操作执行完成时，向船载操控设备110返回同步完成信号；
78.多个定位浮标130，还用于基于船载操控设备110发送的时钟同步信号执行时钟同步操作，确定时钟同步操作执行完成时，向船载操控设备110返回同步完成信号；
79.水下机器人140，还用于基于船载操控设备110发送的时钟同步信号执行时钟同步操作，确定时钟同步操作执行完成时，向船载操控设备110返回同步完成信号。
80.基于本技术实施例提供的如图1所示的水下远程定位系统，本技术实施例还提供了一种水下远程定位方法，接下来，对本技术实施例提供的水下远程定位方法进行详细介绍。
81.本技术实施例中，为了确保水下机器人140的定位精度，在对水下机器人140进行定位之前，还可以对水下远程定位系统中的船载操控设备110、船载应答设备120、多个定位浮标130和水下机器人140进行时钟同步，具体可以采用但不限于以下方式：
82.首先，船载操控设备110同时向船载应答设备120、多个定位浮标130和水下机器人140发送时钟同步信号。
83.然后，船载应答设备120基于船载操控设备110发送的时钟同步信号执行时钟同步操作，确定时钟同步操作执行完成时，向船载操控设备110返回同步完成信号；水下机器人140基于船载操控设备110发送的时钟同步信号执行时钟同步操作，确定时钟同步操作执行完成时，向船载操控设备110返回同步完成信号；每个定位浮标130基于船载操控设备110发送的时钟同步信号执行时钟同步操作，确定时钟同步操作执行完成时，向船载操控设备110返回同步完成信号。
84.最后，船载操控设备110接收到船载应答设备120、多个定位浮标130和水下机器人140分别基于时钟同步信号返回的同步完成信号时，确定时钟同步操作结束。
85.进一步的，在对水下远程定位系统进行时钟同步之后，即可对水下机器人140进行定位，具体的，参阅图2所示，本技术实施例中，针对水下机器人140的水下远程定位方法的流程如下：
86.步骤201：水下机器人140周期性发射声学定位信号。
87.步骤202：多个定位浮标130接收到水下机器人140发射的声学定位信号时，确定声学定位信号的第一传播时延，并获取浮标位置坐标；其中，第一传播时延为水下机器人140发射声学定位信号的时间与定位浮标130接收声学定位信号的时间之间的时间间隔，浮标位置坐标为全球定位系统(global positioning system，gps)位置坐标。
88.步骤203：多个定位浮标130分别将第一传播时延和浮标位置坐标发送至船载操控设备110。
89.步骤204：船载应答设备120接收到水下机器人140发射的声学定位信号时，确定声学定位信号的第二传播时延，并获取船载位置坐标；其中，第二传播时延为水下机器人140发射声学定位信号的时间与船载应答设备120接收声学定位信号的时间之间的时间间隔，船载位置坐标为gps位置坐标。
90.实际应用中，船载应答设备120在获取船载位置坐标时，可以采用但不限于以下方式：
91.首先，船载应答设备120获取测量母船的当前位置坐标。
92.然后，船载应答设备120基于测量母船的当前位置坐标，判断测量母船的当前位置是否符合定位解算条件，即判断测量母船与多个定位浮标之间的基线长度是否符合长基线定位解算方式、短基线定位解算方式和超短基线定位解算方式中的任一定位解算方式所对应的基线长度。
93.最后，船载应答设备120若确定测量母船与多个定位浮标之间的基线长度符合任一定位解算方式所对应的基线长度，则判定测量母船的当前位置符合定位解算条件，并将测量母船的当前位置坐标作为船载位置坐标；若确定测量母船与多个定位浮标之间的基线长度不符合所有定位解算方式所对应的基线长度，则判定测量母船的当前位置不符合定位解算条件，并从测量母船的各历史位置坐标中获取符合定位解算条件的历史位置坐标作为船载位置坐标。
94.步骤205：船载应答设备120将第二传播时延和船载位置坐标发送至船载操控设备110。
95.实际应用中，步骤202-步骤203与步骤204-步骤205同时执行。
96.步骤206：船载操控设备110基于多个定位浮标130发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的三维位置坐标。
97.实际应用中，多个定位浮标130可以包括三个定位浮标130，此种情况下，船载操控设备110对水下机器人140进行单次定位得到水下机器人140的三维位置坐标，即船载操控设备110可以基于该三个定位浮标130发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的三维位置坐标。
98.本技术实施例中，为了有效防止水下机器人单次定位失败导致无法获得水下机器人140的三维位置坐标的问题，以及提高水下机器人140的三维位置坐标的定位精度，多个定位浮标130可以包括至少四个定位浮标130，此种情况下，船载操控设备110可以按照声学定位信号的接收信号强度从大到小的顺序，从至少四个定位浮标130中选取三个定位浮标130作为目标定位浮标，并基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，确定水下机器人140的三维位置坐标。
99.在具体实施时，船载操控设备110基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，确定水下机器
人140的三维位置坐标时，可以采用但不限于以下方式：
100.首先，船载操控设备110基于船载应答设备120和三个目标定位浮标之间的当前基线长度，从不同基线长度对应的定位解算方式中选取目标定位解算方式；其中，不同基线长度对应的定位解算方式包括长基线定位解算方式、短基线定位解算方式和超短基线定位解算方式。
101.然后，船载操控设备110基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，采用目标定位解算方式，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的三维位置坐标。
102.进一步的，船载操控设备110基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，确定水下机器人140的三维位置坐标后，还可以从至少四个定位浮标130中选取除三个目标定位浮标之外的定位浮标130作为备用定位浮标，并基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人140的三维位置坐标进行校准，得到水下机器人140的目标三维位置坐标。
103.在具体实施时，船载操控设备110基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人140的三维位置坐标进行校准时，可以存在但不限于以下两种情况：
104.第一种情况：水下机器人140的三维位置坐标定位成功。
105.此种情况下，船载操控设备110可以基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的校准三维位置坐标后，对校准三维位置坐标和三维位置坐标进行平滑处理，得到的水下机器人140的目标三维位置坐标。
106.第二种情况：水下机器人140的三维位置坐标定位失败。
107.此种情况下，船载操控设备110可以基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的目标三维位置坐标。
108.进一步的，船载操控设备110获得水下机器人140的目标三维位置坐标后，还可以将水下机器人140的目标三维位置坐标通过船载应答设备120发送至水下机器人140，从而使得水下机器人140可以基于目标三维位置坐标执行姿态调整、水下潜行等水下运动和作业。
109.基于上述实施例，本技术实施例提供了一种水下远程定位装置，应用于位于本技术实施例提供的如图1所示的水下远程定位系统中的船载操控设备110，参阅图3所示，本技术实施例提供的水下远程定位装置300至少包括：
110.船载通信单元301，用于接收布放在水面上的多个定位浮标130在接收到水下机器人140发射声学定位信号后发送的第一传播时延和浮标位置坐标，以及位于测量母船中复用为定位浮标的船载应答设备120在接收到水下机器人140发射的声学定位信号后发送的第二传播时延和船载位置坐标；
111.船载主控单元302，用于基于多个定位浮标130发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的三维位置坐标。
112.在一种可能的实施方式中，船载位置坐标在测量母船的当前位置符合定位解算条件时为测量母船的当前位置坐标，在测量母船的当前位置不符合定位解算条件时为测量母船的各历史位置坐标中符合定位解算条件的历史位置坐标。
113.在一种可能的实施方式中，多个定位浮标130包括至少四个定位浮标130；基于多个定位浮标130发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的三维位置坐标时，船载主控单元302具体用于：
114.按照声学定位信号的接收信号强度从大到小的顺序，从至少四个定位浮标130中选取三个定位浮标130作为目标定位浮标；
115.基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，确定水下机器人140的三维位置坐标。
116.在一种可能的实施方式中，基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，确定水下机器人140的三维位置坐标时，船载主控单元302具体用于：
117.基于船载应答设备120和三个目标定位浮标之间的当前基线长度，从不同基线长度对应的定位解算方式中选取目标定位解算方式；
118.基于三个目标定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标以及船载应答设备120发送的第二传播时延和船载位置坐标，采用目标定位解算方式，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的三维位置坐标。
119.在一种可能的实施方式中，船载主控单元302还用于：
120.从至少四个定位浮标130中选取除三个目标定位浮标130之外的定位浮标130作为备用定位浮标；
121.基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人140的三维位置坐标进行校准，得到水下机器人140的目标三维位置坐标。
122.在一种可能的实施方式中，基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人140的三维位置坐标进行校准，得到水下机器人140的目标三维位置坐标时，船载主控单元302具体用于：
123.若确定水下机器人140的三维位置坐标定位成功，则基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的校准三维位置坐标后，对校准三维位置坐标和三维位置坐标进行平滑处理，得到的水下机器人140的目标三维位置坐标；
124.若确定水下机器人140的三维位置坐标定位失败，则基于各个备用定位浮标发送的第一传播时延和浮标位置坐标，对水下机器人140进行定位得到水下机器人140的目标三维位置坐标。
125.需要说明的是，本技术实施例提供的水下远程定位装置300解决技术问题的原理与本技术实施例提供的水下远程定位方法相似，因此，本技术实施例提供的水下远程定位装置300的实施可以参见本技术实施例提供的水下远程定位方法的实施，重复之处不再赘述。
126.在介绍了本技术实施例提供的水下远程定位系统、方法和装置之后，接下来，对本
申请实施例提供的船载操控设备110进行简单介绍。
127.参阅图4所示，本技术实施例提供的船载操控设备110至少包括：处理器401、存储器402和存储在存储器402上并可在处理器401上运行的计算机程序，处理器401执行计算机程序时实现本技术实施例提供的水下远程定位方法。
128.本技术实施例提供的船载操控设备110还可以包括连接不同组件(包括处理器401和存储器402)的总线403。其中，总线403表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线、外围总线、局域总线等。
129.存储器402可以包括易失性存储器形式的可读存储介质，例如随机存储器(random access memory，ram)4021和/或高速缓存存储器4022，还可以进一步包括只读存储器(read only memory，rom)4023。存储器402还可以包括具有一组(至少一个)程序模块4024的程序工具4025，程序模块4024包括但不限于操作子系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
130.处理器401可以是一个处理元件，也可以是多个处理元件的统称，例如，处理器401可以是中央处理器(central processing unit，cpu)，或者是被配置成实现本技术实施例提供的水下远程定位方法的一个或多个集成电路。具体的，处理器401可以是通用处理器，包括但不限于cpu、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
131.船载操控设备110可以与一个或多个外部设备404(例如显示器、键盘、遥控器等)通信，还可以与一个或者多个使得用户能与船载操控设备110交互的设备通信(例如手机、电脑等)，和/或，与使得船载操控设备110与一个或多个其它船载操控设备110进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入/输出(input/output，i/o)接口405进行。并且，船载操控设备110还可以通过网络适配器406与一个或者多个网络(例如局域网(local area network，lan)，广域网(wide area network，wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图4所示，网络适配器406通过总线403与船载操控设备110的其它模块通信。应当理解，尽管图4中未示出，可以结合船载操控设备110使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列(redundant arrays of independent disks，raid)子系统、磁带驱动器以及数据备份存储子系统等。
132.需要说明的是，图4所示的船载操控设备110仅仅是一个示例，不应对本技术实施例的功能和使用范围带来任何限制。
133.下面对本技术实施例提供的计算机可读存储介质进行介绍。本技术实施例提供的计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时实现本技术实施例提供的水下远程定位方法。具体地，该计算机指令可以内置或者安装在处理器中，这样，处理器就可以通过执行内置或者安装的计算机指令实现本技术实施例提供的水下远程定位方法。
134.此外，本技术实施例提供的水下远程定位方法还可以实现为一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括程序代码，该程序代码在处理器上运行时实现本技术实施例提供的水下远程定位方法。
135.本技术实施例提供的计算机程序产品可以采用一个或多个计算机可读存储介质，而计算机可读存储介质可以是但不限于是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者以上任意合适的组合，具体地，计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、ram、rom、可擦式可编程只读存储器(erasable programmable read only memory，eprom)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(compact disc read-only memory，cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者以上任意合适的组合。
136.本技术实施例提供的计算机程序产品可以采用cd-rom并包括程序代码，还可以在例如船载终端、计算机、用户终端等船载操控设备上运行。然而，本技术实施例提供的计算机程序产品不限于此，本技术实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序代码的有形介质，该程序代码可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
137.应当注意，尽管在上文详细描述中提及了装置的若干单元或子单元，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本技术的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。反之，上文描述的一个单元的特征和功能可以进一步划分为由多个单元来具体化。
138.此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本技术方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
139.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
140.显然，本领域的技术人员可以对本技术实施例进行各种改动和变型而不脱离本技术实施例的精神和范围。这样，倘若本技术实施例的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。