一种用于目标静默的被动水声定位方法技术

本发明专利技术涉及水下目标的定位技术领域，具体涉及一种用于目标静默的被动水声定位方法，该方法包括：置于水体任意位置的导航基线节点阵列的每个节点同步发射各自的导航信号；其中，上述导航基线节点阵列上的节点数为L；L大于或等于4；位于水下某处的目标静默A的目标水听器接收每个节点同步发射的导航信号，并对每个节点的导航信号进行导航信息检测，提取每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标；根据每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标，获取每个节点到目标静默A的距离，进而获取目标静默A的定位信息，完成对目标静默A的水声被动定位；其中，所述定位信息为目标静默A的位置坐标或平均后的位置坐标。

A passive underwater acoustic location method for target silence

The invention relates to the technical field of underwater target positioning, in particular to a passive underwater acoustic positioning method for target silence, the method includes: each node of the navigation baseline node array placed in any position of the water body synchronously transmits its own navigation signal; wherein, the number of nodes on the navigation baseline node array is l; L is greater than or equal to 4; the target is static somewhere underwater The target hydrophone of silent a receives the navigation signals synchronously sent by each node, detects the navigation information of each node, extracts the arrival time, time stamp and real-time position coordinates of each node's navigation signals, and obtains the distance from each node to silent a according to the arrival time, time stamp and real-time position coordinates of each node's navigation signals The positioning information of target silence a is acquired to realize the underwater acoustic passive positioning of target silence a, wherein the positioning information is the position coordinate of target silence a or the average position coordinate.

【技术实现步骤摘要】
一种用于目标静默的被动水声定位方法
本专利技术属于水下目标的定位
，具体涉及一种用于目标静默的被动水声定位方法。其中，所述目标静默为目标只需要接收信号，且不主动发射信号。
技术介绍
水下导航技术是一种利用发射探测信号和接收返回信号之间的信息关系，推算出水下目标定位的技术。水下导航技术是决定水下导航发展与应用的关键技术，具有工作时间长，环境复杂，信息源少，隐蔽性要求高等特点，对于发展水下导航器，应对我国海洋的军事应用、资源开发、水下安全等问题具有重大意义。水下定位与导航一般主要有两种工作方式：第一类为主动定位；其中，主动探测定位方法是现有的水下定位与导航主要采用的方法，该方法主要包括：发射装置通过发射探测信号到目标，目标接收到探测信号后主动返回应答信号到接收装置，再移交到中心处理单元对往返的信号进行处理，中心处理单元采用固有的算法根据发送信号和应答信号的信息，进而解算出目标的定位。第二类为被动定位，被动水声定位方法是仅通过对多个发射节点的发射信号的数据就可以推算出目标的定位方法。目前，现有的方法主要包括：在目标被动定位后，仍然将定位信息发射给中心处理单元，但是，这种方法的隐蔽性和安全性较差。另外，现有的其他方法中，主要包括：将导航定位基线系统的发射节点置于海底固定位置，通过水听器时刻保持工作状态，且不断发出周期超声波脉冲信号为目标提供定位信息，但是，该方法的节点的移动性和维护性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为解决现有的定位方法存在的上述缺陷，本专利技术提出了一种用于目标静默的被动水声定位方法，该方法通过置于水体任意位置的导航基线节点阵列同步发射导航信号，水下目标仅需通过接收导航信号，就可对水下目标进行被动水声定位；该方法的发射装置的可移动性和维护性好，且对任意水下目标的水声被动定位具有广泛适用性。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于目标静默的被动水声定位方法，该方法包括：置于水体任意位置的导航基线节点阵列的每个节点同步发射各自的导航信号；其中，上述导航基线节点阵列上的节点数为L；L大于或等于4；位于水下某处的目标静默A的目标水听器接收每个节点同步发射的导航信号，并对每个节点的导航信号进行导航信息检测，提取每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标；根据每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标，获取每个节点到目标静默A的距离，进而获取目标静默A的定位信息，完成对目标静默A的水声被动定位；其中，所述定位信息为目标静默A的位置坐标或平均后的位置坐标。作为上述技术方案的改进之一，所述导航信号是以T为周期持续发射随时间变化的导航信号；周期T大于导航信号的长度。作为上述技术方案的改进之一，所述导航信号包括：导航标识码、本次发射的时刻和本次发射的实时节点位置坐标；其中，所述本次发射的时刻为时间戳。作为上述技术方案的改进之一，所述位于水下某处的目标静默A的目标水听器接收每个节点同步发射的导航信号，并对每个节点的导航信号进行导航信息检测，提取每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标；具体包括：步骤SS1)初始化目标位置；具体地，将位于水下某处的目标静默A的初始位置坐标初始化为(0,0,0)；步骤SS2)目标静默A的水听器接收到每个节点同步发射的导航信号，对每个导航信号进行中心频率为fi的L个子带滤波；步骤SS3)对每个经过子带滤波后的导航信号进行导航标识码检测；具体地，当检测到第r个经过子带滤波后的导航信号包含导航标识码时，记录导航标识码的到达时间为Dtr，并且检测出该导航信号中发射的时间戳保存为Tr，以及对应的发射的实时位置坐标保存为(xr,yr,zr)；其中，1≤r≤L；步骤SS4)如果检测到4个或4个以上的经过子带滤波后的导航信号包含导航标识码时，则根据每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标，获取每个节点到位于水下某处目标静默A的距离；否则，返回步骤SS1)。作为上述技术方案的改进之一，所述根据每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标，获取每个节点到位于水下某处目标静默A的距离，进而获取目标静默A的定位信息，完成对目标静默A的水声被动定位；其中，所述定位信息为目标静默A的位置坐标或平均后的位置坐标；具体包括：在一个周期T内，当检测到有4个经过子带滤波后的导航信号包含导航标识码时，且各导航标识码各不相同时；假设上述4个导航信号分别来自第m，n，p、k个子带；根据第m个节点的发射时间戳Tm和发射的实时位置的三维坐标(xm,ym,zm)以及导航信号的到达时间为Dtm，获取第m个节点到目标静默A的距离dm为：其中，v为水下的声速；xm、ym、zm分别为第m个节点发射的实时三维坐标的x轴值、y轴值、z轴值；获取第n个节点到目标静默A的距离dn为：其中，Tn为第n个节点的发射时间戳；xn、yn、zn分别为第n个节点发射的实时三维坐标的x轴值、y轴值、z轴值；Dtn为第n个节点导航信号的到达时间；Δ为目标与导航基线节点间的时钟误差；获取第p个节点到目标静默A的距离dp为：其中Tp为第p个节点的发射时间戳；xp、yp、zp分别为第p个节点发射的实时三维坐标的x轴值、y轴值、z轴值；Dtp为第p个节点导航信号的到达时间；获取第k个节点到目标静默A的距离dk为：其中，Tk为第k个节点的发射时间戳；xk、yk、zk分别为第k个节点发射的实时三维坐标的x轴值、y轴值、z轴值；Dtk为第k个节点导航信号的到达时间；联立上述4个节点的距离方程并化简：获取目标静默A的位置坐标(x,y,z)，并用该位置坐标替换目标静默A的初始位置坐标(0,0,0)，完成对目标静默A的水声被动定位。作为上述技术方案的改进之一，所述根据每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标，获取每个节点到位于水下某处目标静默A的距离，进而获取目标静默A的定位信息，完成对目标静默A的水声被动定位；其中，所述定位信息为目标静默A的位置坐标或平均后的位置坐标；具体包括：在一个周期T内，如果有超过4个以上的经过子带滤波后的导航信号包含导航标识码时，且各导航标识码各不相同时；则将上述导航信号以4个为一组进行排列组合，获取每一组的目标静默A的位置坐标，然后将每一组的目标静默A的位置坐标求和再取平均，获得平均后的目标静默A的位置坐标；将用该平均后的目标静默A的位置坐标替换目标静默A的初始位置坐标(0,0,0)，完成对目标静默A的水声被动定位。本专利技术相比于现有技术的有益效果在于：导航基线节点阵列的节点可放置在水体任意位置，使得导航基线节点阵列的移动性、可维护性好，适用范围广泛；导航基线节点阵列采用同步发射导航信号，使得目标的定位精度高；并且本方法中的目标采用只接收信号不主动发射信号的目标静默定位方式，使目标的安全隐蔽性好。附图说明图1是本专利技术的一种用于目标静默的被动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于目标静默的被动水声定位方法，其特征在于，该方法包括：/n置于水体任意位置的导航基线节点阵列的每个节点同步发射各自的导航信号；其中，上述导航基线节点阵列上的节点数为L；L大于或等于4；/n位于水下某处的目标静默A的目标水听器接收每个节点同步发射的导航信号，并对每个节点的导航信号进行导航信息检测，提取每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标；/n根据每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标，获取每个节点到目标静默A的距离，进而获取目标静默A的定位信息，完成对目标静默A的水声被动定位；其中，所述定位信息为目标静默A的位置坐标或平均后的位置坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于目标静默的被动水声定位方法，其特征在于，该方法包括：
置于水体任意位置的导航基线节点阵列的每个节点同步发射各自的导航信号；其中，上述导航基线节点阵列上的节点数为L；L大于或等于4；
位于水下某处的目标静默A的目标水听器接收每个节点同步发射的导航信号，并对每个节点的导航信号进行导航信息检测，提取每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标；
根据每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标，获取每个节点到目标静默A的距离，进而获取目标静默A的定位信息，完成对目标静默A的水声被动定位；其中，所述定位信息为目标静默A的位置坐标或平均后的位置坐标。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导航信号是以T为周期持续发射随时间变化的导航信号；周期T大于导航信号的长度。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述导航信号包括：导航标识码、本次发射的时刻和本次发射的实时节点位置坐标；其中，所述本次发射的时刻为时间戳。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位于水下某处的目标静默A的目标水听器接收每个节点同步发射的导航信号，并对每个节点的导航信号进行导航信息检测，提取每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标；具体包括：
步骤SS1)初始化目标位置；具体地，将位于水下某处的目标静默A的初始位置坐标初始化为(0,0,0)；
步骤SS2)目标静默A的水听器接收到每个节点同步发射的导航信号，对每个导航信号进行中心频率为fi的L个子带滤波；
步骤SS3)对每个经过子带滤波后的导航信号进行导航标识码检测；具体地，当检测到第r个经过子带滤波后的导航信号包含导航标识码时，记录导航标识码的到达时间为Dtr，并且检测出该导航信号中发射的时间戳保存为Tr，以及对应的发射的实时位置坐标保存为(xr,yr,zr)；其中，1≤r≤L；
步骤SS4)如果检测到4个或4个以上的经过子带滤波后的导航信号包含导航标识码时，则根据每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标，获取每个节点到位于水下某处目标静默A的距离；否则，返回步骤SS1)。


5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述根据每个节点的导航信号的到达时间、时间戳和实时位置坐标，获取每个节点到位于水下某处目标静默A的距离，进而获取目标静默A的定位信息，完成对目标静默A的水声被动定位；其...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢社锋，徐立军，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11