聲學定位技術

• 聲納導航：主動聲納會發射聲波信號，聲波遇到障礙物或目標后反射回來，被聲納接收器接收，通過測量聲波發射和接收的時間差，結合聲波在水中的傳播速度，計算出與障礙物或目標的距離，進而確定自身位置。被動聲納則是通過接收周圍環境中的聲波信號，如其他物體發出的噪聲等，來感知周圍環境和進行定位1。
• 超短基線（USBL）定位系統：通常由水下機器人上的換能器和水面上的基站組成。基站發射聲波信號，水下機器人接收信號并測量信號到達的時間和角度，通過計算確定機器人相對于基站的位置和姿態，精度較高，可用于精確導航和定位。
• 長基線（LBL）定位系統：在水底預先布置多個信標，水下機器人通過測量與這些信標的距離和角度，利用三角測量原理計算出自己的位置，定位精度高，工作范圍大，但需要預先布置信標，成本較高。

慣性導航技術

• 水下機器人裝備加速度計和陀螺儀等慣性傳感器1。加速度計測量機器人在三個軸向的加速度，通過對加速度進行積分運算，得到機器人的速度和位移信息。陀螺儀則實時測量機器人的角速度和角位移，確定機器人的姿態變化，進而推算出其在水下的位置和方向。二者結合可在短時間內提供較為準確的位置和姿態信息，自主性強，不受外界環境干擾，但誤差會隨時間積累。

視覺導航技術

• 單目視覺：利用單個攝像頭采集水下圖像，通過分析圖像中的特征點、線條、形狀等信息，與預先建立的地圖或模型進行匹配，計算出機器人的位置和姿態。還可根據圖像中物體的大小、形狀和相對位置，判斷機器人與周圍環境的距離和方向。
• 雙目視覺：采用兩個攝像頭模擬人眼的雙目視覺原理，獲取具有視差的圖像，通過計算圖像中相同特征點在左右兩個圖像中的位置差異，得出物體的深度信息，進而實現對機器人的定位和導航，能提供更準確的距離和位置信息。
• 多目視覺：使用多個攝像頭從不同角度采集圖像，進一步提高視覺信息的豐富度和準確性，可用于構建更精確的三維環境地圖，為機器人提供更可靠的定位和導航依據。

衛星導航輔助定位技術

• 在水下機器人浮出水面或靠近水面時，可接收衛星導航信號，如 GPS、北斗等，獲取準確的位置信息。此位置信息可作為水下機器人的初始位置或參考位置，與其他定位技術結合，提高定位精度和可靠性。

組合導航技術

• 實際應用中，常將多種定位和導航技術組合使用，如將慣性導航系統與聲納、視覺等傳感器數據進行融合，利用卡爾曼濾波、粒子濾波等算法，綜合處理來自不同傳感器的信息，相互補充和校正，提高定位和導航的精度、可靠性和穩定性。