基于最大偏移量法的超短基线定位优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于最大偏移量法的超短基线定位精度优化方法，首先获取超短基线上水听器组成的基线的几何结构、水听器之间的相位差、水下目标与水听器之间的温度差、深度以及水听器距离目标范围内的原始声速数据；再根据该范围内的原始声速数据，对其进行预处理，用基于最大偏移量法对该区域的声速进行精简和优化；根据测量区域内声速波动情况，对阈值取值进行调整；声速数据进行优化后，将该浅水区域声速转换为波长；根据获得数据用物理定律与立体几何之间的关系求得水听器距离水下目标的斜距，以及水下目标相对于超短基线阵的三维坐标。本发明专利技术的有益效果是：提高超短基线系统的定位精度和自适应能力，提升系统运算速度。

Optimization method of ultra short baseline positioning based on maximum offset method

The invention discloses an ultra-short baseline positioning accuracy optimization method based on the maximum offset method. Firstly, the geometric structure of the baseline composed of hydrophones on the ultra-short baseline, the phase difference between hydrophones, the temperature difference between the underwater target and hydrophone, the depth and the original acoustic velocity data within the range of the hydrophone distance from the target are obtained. Secondly, according to the original sound velocity data in this area, the sound velocity is pre-processed, and the maximum offset method is used to simplify and optimize the sound velocity in this area. The oblique distance between the hydrophone and the underwater target and the three-dimensional coordinates of the underwater target relative to the ultra-short baseline array are obtained by the relationship between the physical law and the solid geometry. The invention has the advantages of improving the positioning accuracy and the adaptive ability of the ultra-short baseline system, and improving the operation speed of the system.

【技术实现步骤摘要】
基于最大偏移量法的超短基线定位优化方法
本专利技术属于水下定位与导航领域，涉及定位优化方法，尤其涉及一种基于最大偏移量法的超短基线定位精度优化方法。
技术介绍
为促进社会发展，解决陆地资源逐渐贫瘠的问题，除了要对陆地资源合理利用之外，海洋资源的开发及有效利用也具有极其重大的意义。但海洋资源的调查、开发等一系列海洋活动都需要依靠高精度的水下位置信息。所以水下定位是获取海洋数据中至关重要的一步。因为水声环境极度复杂，水下声音的传播会受温度，海底深度，盐度等各种因素的影响，不同水域又各有差异，所以在定位的过程中会产生一系列的误差，严重影响定位精度。研究如何提高水下超短基线系统的定位精度对海洋资源的开发、加快建设海洋强国均至关重要。在现阶段仪器精密度水平下，超短基线定位系统的定位精度主要受制于声线传播误差引起的收发时延估计困难，由折射、反射等声线传播路径难于预测，从而使声线跟踪、补偿等措施难以有效实施，限制了水下定位精度的进一步提升。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于最大偏移量法的超短基线定位优化方法，可以提高超短基线系统在浅水区域的定位精度和自适应能力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于最大偏移量法的超短基线定位优化方法，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤：S01：构造模型；采用三基元超短基线，构造直角三角形基阵；S02：获取所需原始数据；通过安装在超短基线阵上的温度、深度、相位传感器以及声速剖面测量设备，获取所需的相关数据，所述相关数据包括阵元间距、相位差以及目标距离阵元的高度；S03：对测量区域内的原始声速数据预处理；测量出船只所在的水面到目标的水下深度后，利用声速经验模型公式获得在所述测量范围内的原始声速数据，然后对所述原始声速数据进行预处理；S04：对处理后的声速数据进行有针对性的取舍，对所述测量区域的声速进行精简和优化；S05：根据测量区域内声速波动情况，...

【技术特征摘要】
1.基于最大偏移量法的超短基线定位优化方法，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤：S01：构造模型；采用三基元超短基线，构造直角三角形基阵；S02：获取所需原始数据；通过安装在超短基线阵上的温度、深度、相位传感器以及声速剖面测量设备，获取所需的相关数据，所述相关数据包括阵元间距、相位差以及目标距离阵元的高度；S03：对测量区域内的原始声速数据预处理；测量出船只所在的水面到目标的水下深度后，利用声速经验模型公式获得在所述测量范围内的原始声速数据，然后对所述原始声速数据进行预处理；S04：对处理后的声速数据进行有针对性的取舍，对所述测量区域的声速进行精简和优化；S05：根据测量区域内声速波动情况，对阈值取值进行调整；S06：将所述测量区域声速转换为波长，获得目标距离水听器的相位差；S07：用立体几何之间的关系求得水听器距离水下目标的斜距，以及水下目标相对于所述超短基线阵的的三维坐标。2.根据权利要求1所述的基于最大偏移量法的超短基线定位优化方法，其特征在于：所述步骤S04中，对所述测量区域的声速进行精简和优化方法如下：采用基于最大偏移量法的声速优化方法，在所需的声速剖面上连接首尾两个声速点，得到一条直线，依次计算实际声速剖面到所述直线在声速方向的偏移量，运用式(1)计算出实际声速剖面到所述直线的偏移量Di：其中，C1、h1分别为所述超短基线阵所在的所述测量区域内的声速线的第一个点对应的声速值和深度值；Cn、hn分别为所述超短基线阵所在的所述测量区域内的声速线的最后一个点对应的声速值和深度值，Ci、hi分别为所述超短基线阵所在的区域内的声速线上的点对应的声速值和深度值，且C1、h1、Cn、hn、Ci、hi皆为设备测量得到的已知量；计算出偏移量Di中的最大值Dimax后，根据实际情况设定一个阈值参数Δ，比较Dimax和阈值参数Δ的大小：若Dimax＜Δ，则只保留初始值D1和最终值Dn；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建，顾琪，杨天境，韩庆邦，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32