The invention relates to the fast iterative underwater positioning method based on fitting and interpolation, combining the fitting interpolation with the traditional dichotomy, adding the prediction theory on the basis of the simple numerical calculation, so that the algorithm has faster convergence speed while ensuring the calculation precision, and is suitable for the underwater target in real-time with the effective sound speed. The requirement of sex positioning can quickly get the location of underwater target, and satisfy the high accuracy and high real-time underwater acoustic location technology.
【技术实现步骤摘要】
基于拟合插值的快速迭代水下定位方法
本专利技术涉及水声定位
,更具体地说,涉及一种基于拟合插值的快速迭代水下定位方法。
技术介绍
海水是非均匀介质,海水中的声速随温度、盐度和深度的变化而变化,从而导致声波在海水中传播的路径发生弯曲。因此需要通过声线修正的方法,消除声线弯曲对水声定位系统的影响。目前,比较常用的声线修正方法是有效声速法。有效声速法重新定义了声线修正模型中的声速,即为两点之间的几何距离与实际声传播时间的比值,从而将传播路径由曲线近似成直线。在实际应用中,根据已知的声速垂直分布,通过声线跟踪方法离线计算得到作业区域所有位置的有效声速,构造一个有效声速表,在目标深度已知的情况下,直接调用表中的有效声速,再结合测得的声传播时间,便可以求得声波的实际传播距离,有效声速表的精度主要取决于水平和垂直方向上步长,若要获得较高的精度,则需要构造数据庞大的有效声速表,虽然可以离线计算得到,但在对定位实时性要求高的系统中,会对硬件系统造成一定的负担,影响系统实时性。目前解决该问题通常是先通过某些手段将高精度的有效声速表进行稀疏化方法,然后通过搜索算法找到最优的有效声速,但目前现有的方法普遍效率较低或者精度较低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于,提供一种基于拟合插值的快速迭代水下定位方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种基于拟合插值的快速迭代水下定位方法,包括以下步骤:S1、获得水下目标物的深度Zt,获得声波在所述目标物和作业点之间的单向传播时间t以及作业区域水的有效声速表;S2、在所述有效声速表中找到对应到深度Zt的一行向量,设 ...
【技术保护点】
1.一种基于拟合插值的快速迭代水下定位方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获得水下目标物的深度Zt,获得声波在所述目标物和作业点之间的单向传播时间t以及作业区域水的有效声速表;S2、在所述有效声速表中找到对应到深度Zt的一行向量,设定所述一行向量中任意位置的声速为ci,其中,c1≤ci≤cn,c1、cn分别为所述一行向量中的最小有效声速、最大有效声速,令有效声速的初始迭代值为ck,且c1≤ck≤cn;S3、根据声波单向传播时间t和有效声速的初始迭代值ck,计算所述目标物与所述作业点的水平距离rk;S4、根据有效声速表中的数据分布进行拟合差值,得到水下深度为Zt且距离所述作业点水平距离为rk的位置对应的有效声速ck';S5、比较ck和ck',若ck‑ck'>0,则令c1=ck',若ck‑ck'<0,则令cn=ck',重复步骤S2至步骤S5,直至ck和ck'的差小于设定的门限值,则此时ck'为所述作业点到所述目标物的有效声速;S6、根据有效声速、单向传播时间t以及深度Zt实现水下目标物的定位。
【技术特征摘要】
1.一种基于拟合插值的快速迭代水下定位方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获得水下目标物的深度Zt,获得声波在所述目标物和作业点之间的单向传播时间t以及作业区域水的有效声速表;S2、在所述有效声速表中找到对应到深度Zt的一行向量,设定所述一行向量中任意位置的声速为ci,其中,c1≤ci≤cn,c1、cn分别为所述一行向量中的最小有效声速、最大有效声速,令有效声速的初始迭代值为ck,且c1≤ck≤cn;S3、根据声波单向传播时间t和有效声速的初始迭代值ck,计算所述目标物与所述作业点的水平距离rk;S4、根据有效声速表中的数据分布进行拟合差值,得到水下深度为Zt且距离所述作业点水平距离为rk的位置对应的有效声速ck';S5、比较ck和ck',若ck-ck'>0,则令c1=ck',若ck-ck'<0,则令cn=ck',重复步骤S2至步骤S5,直至ck和ck'的差小于设定的门限值,则此时ck'为所述作业点到所述目标物的有效声速;S6、根据有效声速、单向传播时间t以及深度Zt实现水下目标物的定位。2.根据权利要求1所述的基于拟合插值的快速迭代水下定位方法,其特征在于,所述步骤S1中,通过安装在所述目标物上的压力传感器获得所述目标物所处的深度。3.根据权利要求1所述的基于拟合插值的快速迭代水下定位方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述单向传播时间t为声波从所述目标物达到作业点的传播时间;通过水声定位系统获得声波在所述目标物和作业点之间的单向传播时间t;所述水声定位系统包括水声换能器基阵、应答器,所述水声换能器基阵安装在所述作业点,所述应答器安装在所述目标物上,所述水声换能器基阵发射询问信号,所述应答器在接收到所述询问信号后向所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:金晓剑,孙大军,郝伟修,郑翠娥,吴颖媛,张居成,蒲定,李海鹏,王火平,
申请(专利权)人:中国海洋石油集团有限公司,中海石油深海开发有限公司,哈尔滨工程大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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