一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法技术

本发明专利技术提出一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法，该方法利用目标接收到海底多个分布式潜标发送的同步声信标信号的时延信息，再结合各潜标的位置信息，解算获得目标的位置信息；相对于传统自导航方法，本发明专利技术所设计的方法引入了目标运动速度参量，消除了由目标运动速度引起的模型误差，受目标运动速度影响小；引入了目标位置自主保护机制，能够较合理地给出更精确的结果，有效提高了水下高速运动目标的自导航精度；采用差分进化算法结构简单，通用性强，计算量小，稳健性强，全局优化能力强。

A High Precision Autonomous Acoustic Navigation Method for Underwater High Speed Targets Based on Synchronized Beacon Mode

【技术实现步骤摘要】
一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法
本专利技术属于导航
，特别是涉及一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法。
技术介绍
随着人们对海洋的开发与利用，发展水下目标的自主导航能力成为发达国家研究的前沿问题。现有的水下目标导航方法有很多，如卫星导航、惯性导航、地球物理导航、组合导航等。其中卫星导航受外界环境条件限制小，并且速度快，导航精度高，可达米或亚米量级。它可在近程、中程、远程，甚至全球范围内导航，但易受外界环境或人为干扰的影响和发射台的制约，并且因需要上浮到海面，使用受限，隐蔽性差。惯性导航系统在水下目标的导航过程中使用最为普遍，通常作为导航系统的核心部件，但存在时间累积误差，且其增长速率与海流、航行器速度、测量传感器精度等因素密切相关。地球物理导航通过实时匹配测得的地球物理参数与地球物理特征的先验分布图实现导航功能，其导航误差不随时间的增加而积累，无需浮出水面，但该技术还有很多应用问题没有解决。组合导航系统通过适当的方式组合两种或两种以上不同的导航设备，利用其性能上的互补性获得更好的导航性能，通常以微小型捷联惯性导航系统为核心，并配备其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一、利用目标与水下潜标之间的时延信息构建自主声学导航近似模型，公式如下

【技术特征摘要】
1.一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一、利用目标与水下潜标之间的时延信息构建自主声学导航近似模型，公式如下其中，(x,y,z)为目标位置，(xi,yi,zi)为潜标位置，c为声速，ti为目标到不同潜标的声信标传播时延，i为潜标编号；步骤二、采用球交汇方法，对模型进行解算，获得目标位置的粗测结果，得到的粗测结果作为利用精确自导航模型解算时的初始条件，以其为几何中心划定区域作为优化算法的进化范围；步骤三、利用目标与水下潜标之间的时延信息构建自主声学导航精确模型，公式如下其中，vx表示目标x方向的运动速度，vy表示目标在y方向的运动速度；步骤四、构建声学导航解算目标函数，如下：其中，Ri＝cti式中，Ri为根据时延计算的目标与潜标之间的距离信息，ri为目标与各潜标间的真实距离，Δr＝Ri-ri；步骤五、根据步骤二中的精确模型初始条件及进化范围，采用差分进化算法对解算目标函数进行求解，获得目标位置精测结果；步骤六、采用目标位置解算值自主保护机制，设立保护门限，将目标位置精测结果与粗测结果进行对比，如二者的差值小于保护门限，则将精测结果作为最终目标位置解算值，若二者的差值大于或等于保护门限，则将粗测结果作为最终目标位置解算值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将粗测结果用矩阵X＝[xsyszs]T表示，则粗测结果公式如下：X＝A-1BB＝[d22-d12+r12-r22d32-d12+r12-r32d42-d12+r12-r42]Tdi...

【专利技术属性】
技术研发人员：付进，张光普，邹男，梁国龙，王燕，李静，孙思博，王晋晋，李娜，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23