一种水下定位通信系统、方法、装置、设备及介质与流程

1.本技术涉及水下定位及通信技术领域，尤其涉及一种水下定位通信系统、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及通信是协同作业的前提条件和关键技术。
3.目前，水下定位通信系统是利用水声技术对水下机器人进行大地坐标的测定，然而，目前的水下定位通信系统对水下机器人的定位效率还有待提高，而且，为了保证对水下机器人定位的持续性，水下定位通信系统通常处于持续性工作状态，从而导致水下定位系统的资源消耗较大。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种水下定位通信系统、方法、装置、设备及介质，用以解决现有技术中的水下定位通信系统存在资源消耗较大、定位效率较低的问题。
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定位通信系统，包括位于测量母船中的船载操控设备，布放在水面上的至少四个定位浮标，以及位于水下设定深度的水下机器人；船载操控设备与至少四个定位浮标之间采用无线通信方式进行通信，水下机器人与船载操控设备和至少四个定位浮标之间均采用声学通信方式进行通信；
7.船载操控设备，用于基于水下机器人在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人在当前水下作业阶段的水下作业类型为定位辅助水下作业时，控制水下机器人从第一工作模式切换至第二工作模式；以及接收至少四个定位浮标在接收到水下机器人在第二工作模式下发射的声学定位信号后发送的信号传输时延和浮标位置坐标，基于至少四个定位浮标发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到机器人位置坐标后，将机器人位置坐标发送至水下机器人；
8.水下机器人，用于从第一工作模式切换至第二工作模式后，按照大于第一工作模式的第一信号发射频率的第二信号发射频率，发射声学定位信号；以及按照大于第一工作模式的第一数据传输频率的第二数据传输频率，接收船载操控设备发送的机器人位置坐标，并基于机器人位置坐标执行定位辅助水下作业；
9.至少四个定位浮标，用于接收水下机器人发射的声学定位信号，确定所述声学定位信号的信号传输时延，并获取浮标位置坐标，将所述信号传输时延和所述浮标位置坐标发送至船载操控设备。
10.在一种可能的实施方式中，水下机器人，还用于获取定位辅助水下作业的作业进度信息，按照大于第一工作模式的第一数据传输频率的第二数据传输频率，发送定位辅助
水下作业的作业进度信息至船载操控设备；
11.船载操控设备，还用于接收水下机器人发送的定位辅助水下作业的作业进度信息，基于定位辅助作业的作业进度信息，对定位辅助作业的作业进度进行可视化监控，以及基于定位辅助作业的作业进度信息，确定定位辅助水下作业执行完成时，控制水下机器人从第二工作模式切换至第一工作模式。
12.在一种可能的实施方式中，船载操控设备，还用于基于水下机器人在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人在当前水下作业阶段的水下作业类型为非定位辅助作业时，控制水下机器人从第二工作模式切换至第一工作模式；以及接收至少四个定位浮标在接收到水下机器人在第一工作模式下发射的声学定位信号后发送的信号传输时延和浮标位置坐标，基于至少四个定位浮标发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到机器人位置坐标后，基于机器人位置坐标，对水下机器人进行可视化监控；
13.水下机器人，用于从第二工作模式切换至第一工作模式后，按照小于第二工作模式的第二信号发射频率的第一信号发射频率，发射声学定位信号；
14.至少四个定位浮标，用于接收水下机器人发射的声学定位信号，确定所述声学定位信号的信号传输时延，并获取浮标位置坐标，将所述信号传输时延和浮标位置坐标发送至船载操控设备。
15.在一种可能的实施方式中，水下机器人，还用于获取非定位辅助作业的作业进度信息，按照小于第二工作模式的第二数据传输频率的第一数据传输频率，发送非定位辅助作业的作业进度信息至船载操控设备；
16.船载操控设备，还用于接收水下机器人发送的非定位辅助作业的作业进度信息，基于非定位辅助作业的作业进度信息，对非定位辅助作业的作业进度进行可视化监控。
17.在一种可能的实施方式中，所述至少四个定位浮标，具体用于将所述信号传输时延和所述浮标位置坐标转换成无线电信号发送至所述船载操控设备；
18.所述船载操控设备，具体用于分别对所述至少四个定位浮标发送的无线电信号进行解析，得到所述至少四个定位浮标发送的信号传输时延和浮标位置坐标。
19.在一种可能的实施方式中，船载操控设备，还用于分别向水下机器人和至少四个定位浮标发送时钟同步信号；接收到水下机器人和至少四个定位浮标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；
20.水下机器人，还用于基于船载操控设备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，向船载操控设备返回同步完成信号；
21.至少四个定位浮标，还用于基于船载操控设备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，向船载操控设备返回同步完成信号。
22.另一方面，本技术实施例提供了一种水下定位通信方法，应用于位于测量母船中的船载操控设备，该水下定位通信方法包括：
23.基于水下机器人在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人在当前水下作业阶段的水下作业类型为定位辅助水下作业时，控制水下机器人从第一工作模式切换至第二工作模式，以使水下机器人按照大于第一工作模式的第一信号发射频率的第二信号发射频率发射声学定位信号；
24.接收布放在水面上的至少四个定位浮标在接收到水下机器人在第二工作模式下发射的声学定位信号后发送的信号传输时延和浮标位置坐标；
25.基于至少四个定位浮标发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到机器人位置坐标后，将机器人位置坐标发送至水下机器人，以使水下机器人按照大于第一工作模式的第一数据传输频率的第二数据传输频率接收机器人位置坐标，并基于机器人位置坐标执行定位辅助水下作业。
26.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的水下定位通信方法还包括：
27.接收水下机器人按照大于第一工作模式的第一数据传输频率的第二数据传输频率发送的定位辅助水下作业的作业进度信息；
28.基于定位辅助作业的作业进度信息，对定位辅助作业的作业进度进行可视化监控，以及基于定位辅助作业的作业进度信息，确定定位辅助水下作业执行完成时，控制水下机器人从第二工作模式切换至第一工作模式。
29.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的水下定位通信方法还包括：
30.基于水下机器人在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人在当前水下作业阶段的水下作业类型为非定位辅助作业时，控制水下机器人从第二工作模式切换至第一工作模式，以使水下机器人按照小于第二工作模式的第二信号发射频率的第一信号发射频率发射声学定位信号；
31.接收至少四个定位浮标在接收到水下机器人在第一工作模式下发射的声学定位信号后发送的信号传输时延和浮标位置坐标；
32.基于至少四个定位浮标发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到机器人位置坐标后，基于机器人位置坐标，对水下机器人进行可视化监控。
33.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的水下定位通信方法还包括：
34.接收水下机器人按照小于第二工作模式的第二数据传输频率的第一数据传输频率发送的非定位辅助作业的作业进度信息；
35.基于非定位辅助作业的作业进度信息，对非定位辅助作业的作业进度进行可视化监控。
36.在一种可能的实施方式中，接收至少四个定位浮标基于水下机器人在第一工作模式下发射的声学定位信号发送的信号传输时延和浮标位置坐标，包括：
37.接收所述至少四个定位浮标基于水下机器人在第一工作模式下发射的声学定位信号发送的无线电信号；
38.分别对所述至少四个定位浮标发送的无线电信号进行解析，得到所述至少四个定位浮标发送的信号传输时延和浮标位置坐标。
39.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的水下定位通信方法还包括：
40.分别向水下机器人和至少四个定位浮标发送时钟同步信号，以使水下机器人和至少四个定位浮标分别基于时钟同步信号执行时钟同步操作；
41.接收到水下机器人和至少四个定位浮标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。
42.另一方面，本技术实施例提供了一种水下定位通信装置，应用于位于测量母船中的船载操控设备，该水下定位通信装置包括：
43.船载主控单元，用于基于水下机器人在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人在当前水下作业阶段的水下作业类型为定位辅助水下作业时，控制水下机器人从第一工作模式切换至第二工作模式，以使水下机器人按照大于第一工作模式的第一信号发射频率的第二信号发射频率发射声学定位信号；
44.无线通信单元，用于接收布放在水面上的至少四个定位浮标在接收到水下机器人在第二工作模式下发射的声学定位信号后发送的信号传输时延和浮标位置坐标；
45.机器人定位单元，用于基于至少四个定位浮标发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到机器人位置坐标；
46.机器人应答单元，用于将机器人位置坐标发送至水下机器人，以使水下机器人按照大于第一工作模式的第一数据传输频率的第二数据传输频率接收机器人位置坐标，并基于机器人位置坐标执行定位辅助水下作业。
47.在一种可能的实施方式中，船载主控单元，还用于接收水下机器人按照大于第一工作模式的第一数据传输频率的第二数据传输频率发送的定位辅助水下作业的作业进度信息，基于定位辅助作业的作业进度信息，确定定位辅助水下作业执行完成时，控制水下机器人从第二工作模式切换至第一工作模式。
48.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的水下定位通信装置还包括：
49.可视化显示单元，用于基于定位辅助作业的作业进度信息，对定位辅助作业的作业进度进行可视化监控。
50.在一种可能的实施方式中，船载主控单元，还用于基于水下机器人在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人在当前水下作业阶段的水下作业类型为非定位辅助作业时，控制水下机器人从第二工作模式切换至第一工作模式，以使水下机器人按照小于第二工作模式的第二信号发射频率的第一信号发射频率发射声学定位信号；
51.无线通信单元，还用于接收至少四个定位浮标在接收到水下机器人在第一工作模式下发射的声学定位信号后发送的信号传输时延和浮标位置坐标；
52.机器人定位单元，还用于基于至少四个定位浮标发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人进行定位得到机器人位置坐标；
53.可视化显示单元，还用于基于机器人位置坐标，对水下机器人进行可视化监控。
54.在一种可能的实施方式中，可视化显示单元，还用于接收水下机器人按照小于第二工作模式的第二数据传输频率的第一数据传输频率发送的非定位辅助作业的作业进度信息，基于非定位辅助作业的作业进度信息，对非定位辅助作业的作业进度进行可视化监控。
55.在一种可能的实施方式中，接收至少四个定位浮标基于水下机器人在第一工作模式下发射的声学定位信号发送的信号传输时延和浮标位置坐标时，无线通信单元具体用于：
56.接收所述至少四个定位浮标基于水下机器人在第一工作模式下发射的声学定位信号发送的无线电信号；
57.分别对所述至少四个定位浮标发送的无线电信号进行解析，得到所述至少四个定位浮标发送的信号传输时延和浮标位置坐标。
58.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的水下定位通信装置还包括：
59.时钟同步单元，用于分别向水下机器人和至少四个定位浮标发送时钟同步信号，以使水下机器人和至少四个定位浮标分别基于时钟同步信号执行时钟同步操作；接收到水下机器人和至少四个定位浮标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。
60.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定位通信方法。
61.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定位通信方法。
62.本技术实施例的有益效果如下：
63.本技术实施例中，通过在水下机器人执行定位辅助水下作业的过程中控制水下机器人从第一工作模式切换至第二工作模式，可以使水下机器人按照大于第一工作模式的第一信号发射频率的第二信号发射频率发射声学定位信号，从而可以基于水下机器人发射的声学定位信号，实现对水下机器人的快速定位，进而可以提高第二工作模式下水下机器人的定位效率，而且，还可以使水下机器人按照大于第一工作模式的第一数据传输频率的第二数据传输频率接收机器人位置坐标，从而可以基于水下机器人的机器人位置坐标，实现对定位辅助水下作业的快速执行，进而可以提高定位辅助水下作业的作业效率，此外，只有在水下机器人执行定位辅助水下作业的过程中处于第二工作模式，其他大部分时间均处于第一工作模式，进而可以降低水下定位通信系统的资源消耗。
64.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
65.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：
66.图1为本技术实施例中水下定位通信系统的系统框架示意图；
67.图2为本技术实施例中水下定位通信方法的概况流程示意图；
68.图3为本技术实施例中定位模式下水下定位通信系统的时序图；
69.图4为本技术实施例中定位通信模式下水下定位通信系统的时序图；
70.图5为本技术实施例中水下定位通信装置的功能结构示意图；
71.图6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
72.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。
73.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。
74.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。
75.工作模式，为水下定位通信系统的工作方式。本技术实施例中，工作模式分别为第一工作模式和第二工作模式；其中，第一工作模式为对水下机器人进行定位的工作模式，第二工作模式为对水下机器人进行定位后再向水下机器人返回水下机器人的机器人位置坐标的工作模式。
76.定位辅助水下作业，为水下机器人需要其机器人位置坐标辅助才能完成的水下作业。
77.非定位辅助水下作业，为水下机器人无需其机器人位置坐标辅助即可完成的水下作业。
78.需要说明的是，本技术中提及的“第一”、“第二”、“第三”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。
79.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。
80.本技术实施例提供了一种水下定位通信系统，参阅图1所示，本技术实施例提供的水下定位通信系统至少包括位于测量母船中的船载操控设备110，布放在水面上的至少四个定位浮标120，以及位于水下设定深度的水下机器人130；船载操控设备110与至少四个定位浮标120之间采用无线通信方式进行通信，水下机器人130与船载操控设备110和至少四个定位浮标120之间均采用声学通信方式进行通信；
81.船载操控设备110，用于基于水下机器人130在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人130在当前水下作业阶段的水下作业类型为定位辅助水下作业时，控制水下机器人130从第一工作模式切换至第二工作模式；以及接收至少四个定位浮标120在接收到水下机器人130在第二工作模式下发射的声学定位信号后发送的信号传输时延和浮标位置坐标，基于至少四个定位浮标120发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人130进行定位得到机器人位置坐标后，将机器人位置坐标发送至水下机器人130；
82.水下机器人130，用于从第一工作模式切换至第二工作模式后，按照大于第一工作模式的第一信号发射频率的第二信号发射频率，发射声学定位信号；以及按照大于第一工作模式的第一数据传输频率的第二数据传输频率，接收船载操控设备110发送的机器人位置坐标，并基于机器人位置坐标执行定位辅助水下作业；
83.至少四个定位浮标120，用于接收水下机器人130发射的声学定位信号，确定所述声学定位信号的信号传输时延，并获取浮标位置坐标，将所述信号传输时延和浮标位置坐标发送至船载操控设备110。
84.在一种可能的实施方式中，水下机器人130，还用于获取定位辅助水下作业的作业
进度信息，按照大于第一工作模式的第一数据传输频率的第二数据传输频率，发送定位辅助水下作业的作业进度信息至船载操控设备110；
85.船载操控设备110，还用于接收水下机器人130发送的定位辅助水下作业的作业进度信息，基于定位辅助作业的作业进度信息，对定位辅助作业的作业进度进行可视化监控，以及基于定位辅助作业的作业进度信息，确定定位辅助水下作业执行完成时，控制水下机器人130从第二工作模式切换至第一工作模式。
86.在一种可能的实施方式中，船载操控设备110，还用于基于水下机器人130在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人130在当前水下作业阶段的水下作业类型为非定位辅助作业时，控制水下机器人130从第二工作模式切换至第一工作模式；以及接收至少四个定位浮标120在接收到水下机器人130在第一工作模式下发射的声学定位信号后发送的信号传输时延和浮标位置坐标，基于至少四个定位浮标120发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人130进行定位得到机器人位置坐标后，基于机器人位置坐标，对水下机器人130进行可视化监控；
87.水下机器人130，用于从第二工作模式切换至第一工作模式后，按照小于第二工作模式的第二信号发射频率的第一信号发射频率，发射声学定位信号；
88.至少四个定位浮标120，用于接收水下机器人130发射的声学定位信号，确定所述声学定位信号的信号传输时延，并获取浮标位置坐标，将所述信号传输时延和浮标位置坐标发送至船载操控设备110。
89.在一种可能的实施方式中，水下机器人130，还用于获取非定位辅助作业的作业进度信息，按照小于第二工作模式的第二数据传输频率的第一数据传输频率，发送非定位辅助作业的作业进度信息至船载操控设备110；
90.船载操控设备110，还用于接收水下机器人130发送的非定位辅助作业的作业进度信息，基于非定位辅助作业的作业进度信息，对非定位辅助作业的作业进度进行可视化监控。
91.在一种可能的实施方式中，至少四个定位浮标120，具体用于将所述信号传输时延和所述浮标位置坐标转换成无线电信号发送至所述船载操控设备110；
92.所述船载操控设备110，具体用于分别对所述至少四个定位浮标120发送的无线电信号进行解析，得到所述至少四个定位浮标120发送的信号传输时延和浮标位置坐标。
93.在一种可能的实施方式中，船载操控设备110，还用于分别向水下机器人130和至少四个定位浮标120发送时钟同步信号；接收到水下机器人130和至少四个定位浮标120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；
94.水下机器人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；
95.至少四个定位浮标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。
96.值得说的是，本技术实施例中，水下机器人130包括定位通信装置，该定位通信装置主要由环形声学段壳体、换能器、接收机、发射机、信号处理器、时统装置等组成，且壳体外型及尺寸设计上与水下机器人130共形；每个定位浮标120由定位浮标壳体、换能器、接收机、信号处理器、可充电电池、gps定位装置及无线通信装置等组成；船载操控设备110包括
无线通信装置、船载应答装置和定位主控装置；其中，船载应答装置由换能器和甲板单元等组成，定位主控装置由处理器、存储器等组成，无线通信装置由无线通信基站等组成。
97.另外，本技术实施例中，第一工作模式可以称为定位模式，定位模式下的定位周期可以是2～10s可调，例如图2所示，为定位模式下的定位周期的一个示例；第二工作模式可以称为定位通信模式，定位通信模式下的定位通信周期可以30s不可调，其中，定位通信周期又分为定位周期和通信周期，定位周期可固定为10s，通信周期可固定为20s，例如图3所示，为定位通信模式下的定位通信周期的一个示例。
98.基于本技术实施例提供的如图1所示的水下定位通信系统，本技术实施例还提供了一种水下定位通信方法，接下来，对本技术实施例提供的水下定位通信方法进行详细介绍。
99.本技术实施例中，为了确保水下机器人130的定位精度，在对水下机器人130进行定位之前，还可以对水下定位通信系统中的船载操控设备110、每个定位浮标120和水下机器人130进行时钟同步，具体可以采用但不限于以下方式：
100.步骤1:船载操控设备110同时向水下机器人130和每个定位浮标120发送时钟同步信号。
101.步骤2:水下机器人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；每个定位浮标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。
102.步骤3：船载操控设备110接收到水下机器人130和每个定位浮标120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。
103.进一步的，在对水下定位通信系统进行时钟同步之后，即可对水下机器人进行定位及通信，具体的，参阅图4所示，本技术实施例中，针对水下机器人130的水下定位通信方法的流程如下：
104.步骤201：船载操控设备110基于水下机器人130在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人130在当前水下作业阶段的水下作业类型为定位辅助水下作业时，控制水下机器人130从第一工作模式切换至第二工作模式。
105.步骤202：水下机器人130从第一工作模式切换至第二工作模式后，按照大于第一工作模式的第一信号发射频率的第二信号发射频率发射声学定位信号。
106.步骤203：每个定位浮标120分别接收水下机器人130发射的声学定位信号，确定声学定位信号的信号传输时延，并获取浮标位置坐标；其中，信号传输时延可以是水下机器人130发射声学定位信号的时间与定位浮标120接收声学定位信号的时间之间的时间间隔；浮标位置坐标可以是全球定位系统(global positioning system，gps)位置坐标。
107.步骤204：每个定位浮标120分别将信号传输时延和浮标位置坐标发送至船载操控设备110。
108.在具体实施时，每个定位浮标120可以将信号传输时延和浮标位置坐标转换成无线电信号发送至船载操控设备110。
109.步骤205：船载操控设备110基于每个定位浮标120分别发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人130进行定位得到机器人位置坐标；其中，机器人位置坐标可以
是大地位置坐标。
110.在具体实施时，船载操控设备110可以分别对每个定位浮标120发送的无线电信号进行解析，得到每个定位浮标120发送的信号传输时延和浮标位置坐标后，再基于每个定位浮标120分别发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人130进行定位得到机器人位置坐标。
111.步骤206：船载操控设备110将机器人位置坐标发送至水下机器人130。
112.步骤207：水下机器人130基于机器人位置坐标执行定位辅助水下作业。
113.值得说的是，在水下机器人130基于机器人位置坐标执行定位辅助水下作业的过程中，还可以对定位辅助水下作业的作业进度进行实时监控，具体包括：
114.步骤1：水下机器人130获取定位辅助水下作业的作业进度信息。
115.步骤2：水下机器人130按照大于第一工作模式的第一数据传输频率的第二数据传输频率，发送定位辅助水下作业的作业进度信息至船载操控设备110。
116.步骤3：船载操控设备110基于水下机器人130发送的定位辅助水下作业的作业进度信息，对定位辅助作业的作业进度进行可视化监控。同时，船载操控设备110还可以基于水下机器人130发送的定位辅助水下作业的作业进度信息，确定定位辅助水下作业执行完成时，控制水下机器人130从第二工作模式切换至第一工作模式。
117.本技术实施例中，只有在水下机器人130执行定位辅助水下作业的过程中处于第二工作模式，其他大部分时间均处于第一工作模式，其中，在处于第一工作模式时针对水下机器人130的水下定位通信方法包括：
118.步骤1：船载操控设备110基于水下机器人130在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人130在当前水下作业阶段的水下作业类型为非定位辅助作业时，控制水下机器人130从第二工作模式切换至第一工作模式。
119.步骤2：水下机器人130从第二工作模式切换至第一工作模式后，按照小于第二工作模式的第二信号发射频率的第一信号发射频率，发射声学定位信号。
120.步骤3：每个定位浮标120分别接收水下机器人130发射的声学定位信号，确定声学定位信号的信号传输时延，并获取浮标位置坐标；其中，信号传输时延可以是水下机器人130发射声学定位信号的时间与定位浮标120接收声学定位信号的时间之间的时间间隔；浮标位置坐标可以是gps位置坐标。
121.步骤4：每个定位浮标120分别将信号传输时延和浮标位置坐标发送至船载操控设备110。
122.在具体实施时，每个定位浮标120可以将信号传输时延和浮标位置坐标转换成无线电信号发送至船载操控设备110。
123.步骤5：船载操控设备110基于每个定位浮标120分别发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人130进行定位得到机器人位置坐标；其中，机器人位置坐标可以是大地位置坐标。
124.在具体实施时，船载操控设备110可以分别对每个定位浮标120发送的无线电信号进行解析，得到每个定位浮标120发送的信号传输时延和浮标位置坐标后，再基于每个定位浮标120分别发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人130进行定位得到机器人位置坐标。
125.步骤6：船载操控设备110基于机器人位置坐标，对水下机器人130进行可视化监控。
126.值得说的是，在基于机器人位置坐标对水下机器人130进行可视化监控的过程中，还可以对非定位辅助水下作业的作业进度进行实时监控，具体包括：
127.步骤1：水下机器人130获取非定位辅助作业的作业进度信息。
128.步骤2：水下机器人130按照小于第二工作模式的第二数据传输频率的第一数据传输频率，发送非定位辅助作业的作业进度信息至船载操控设备110。
129.步骤3：船载操控设备110基于水下机器人130发送的非定位辅助作业的作业进度信息，对非定位辅助作业的作业进度进行可视化监控。
130.基于上述实施例，本技术实施例提供了一种水下定位通信装置，应用于位于本技术实施例提供的如图1所示的水下定位通信系统中的船载操控设备110，参阅图5所示，本技术实施例提供的水下定位通信装置500至少包括：
131.船载主控单元501，用于基于水下机器人130在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人130在当前水下作业阶段的水下作业类型为定位辅助水下作业时，控制水下机器人130从第一工作模式切换至第二工作模式，以使水下机器人130按照大于第一工作模式的第一信号发射频率的第二信号发射频率发射声学定位信号；
132.无线通信单元502，用于接收布放在水面上的至少四个定位浮标120在接收到水下机器人130在第二工作模式下发射的声学定位信号后发送的信号传输时延和浮标位置坐标；
133.机器人定位单元503，用于基于至少四个定位浮标120发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人130进行定位得到水下机器人130的机器人位置坐标；
134.机器人应答单元504，用于将水下机器人130的机器人位置坐标发送至水下机器人130，以使水下机器人130基于机器人位置坐标执行定位辅助水下作业。
135.在一种可能的实施方式中，船载主控单元501，还用于接收水下机器人130按照大于第一工作模式的第一数据传输频率的第二数据传输频率发送的定位辅助水下作业的作业进度信息，基于定位辅助作业的作业进度信息，确定定位辅助水下作业执行完成时，控制水下机器人130从第二工作模式切换至第一工作模式。
136.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的水下定位通信装置500还包括：
137.可视化显示单元505，用于基于定位辅助作业的作业进度信息，对定位辅助作业的作业进度进行可视化监控。
138.在一种可能的实施方式中，船载主控单元501，还用于基于水下机器人130在不同水下作业阶段的水下作业规划信息，确定水下机器人130在当前水下作业阶段的水下作业类型为非定位辅助作业时，控制水下机器人130从第二工作模式切换至第一工作模式，以使水下机器人130按照小于第二工作模式的第二信号发射频率的第一信号发射频率发射声学定位信号；
139.无线通信单元502，还用于接收至少四个定位浮标120在接收到水下机器人130在第一工作模式下发射的声学定位信号后发送的信号传输时延和浮标位置坐标；
140.机器人定位单元503，还用于基于至少四个定位浮标120发送的信号传输时延和浮标位置坐标，对水下机器人130进行定位得到水下机器人130的机器人位置坐标；
141.可视化显示单元505，还用于基于水下机器人130的机器人位置坐标，对水下机器人130进行可视化监控。
142.在一种可能的实施方式中，可视化显示单元505，还用于接收水下机器人130按照小于第二工作模式的第二数据传输频率的第一数据传输频率发送的非定位辅助作业的作业进度信息，基于非定位辅助作业的作业进度信息，对非定位辅助作业的作业进度进行可视化监控。
143.在一种可能的实施方式中，接收至少四个定位浮标基于水下机器人在第一工作模式下发射的声学定位信号发送的信号传输时延和浮标位置坐标时，无线通信单元502具体用于：
144.接收所述至少四个定位浮标基于水下机器人在第一工作模式下发射的声学定位信号发送的无线电信号；
145.分别对所述至少四个定位浮标发送的无线电信号进行解析，得到所述至少四个定位浮标发送的信号传输时延和浮标位置坐标。
146.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供的水下定位通信装置500还包括：
147.时钟同步单元506，用于分别向水下机器人130和至少四个定位浮标120发送时钟同步信号，以使水下机器人130和至少四个定位浮标120分别基于时钟同步信号执行时钟同步操作；接收到水下机器人130和至少四个定位浮标120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。
148.需要说明的是，本技术实施例提供的水下定位通信装置500解决技术问题的原理与本技术实施例提供的水下定位通信方法相似，因此，本技术实施例提供的水下定位通信装置500的实施可以参见本技术实施例提供的水下定位通信方法的实施，重复之处不再赘述。
149.在介绍了本技术实施例提供的水下定位通信系统、方法和装置之后，接下来，对本技术实施例提供的船载操控设备110进行简单介绍。
150.参阅图6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601、存储器602和存储在存储器602上并可在处理器601上运行的计算机程序，处理器601执行计算机程序时实现本技术实施例提供的水下定位通信方法。
151.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601和存储器602)的总线603。其中，总线603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。
152.存储器602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)6021和/或高速缓存存储器6022，还可以进一步包括只读存储器(read only memory，rom)6023。存储器602还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6024的程序工具6025，程序模块6024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。
153.处理器601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601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定位通信方法的一个或多个集成电路。具体的，处理器601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。
154.船载操控设备110可以与一个或多个外部设备604(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605进行。并且，船载操控设备110还可以通过网络适配器606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6所示，网络适配器606通过总线603与船载操控设备110的其它模块通信。应当理解，尽管图6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。
155.需要说明的是，图6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。
156.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定位通信方法。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定位通信方法。
157.此外，本技术实施例提供的水下定位通信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定位通信方法。
158.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。
159.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。
160.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。
161.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。
162.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。
163.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。