一种基于三维稀疏阵列声源方位识别的水面目标躲避方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维稀疏阵列声源方位识别的水面目标躲避方法，该方法通过在水下航行器上布设三维稀疏水听器阵列实现，所述方法包括：获取三维稀疏水听器阵列接收的来自水面目标的螺旋桨噪声，估计水面目标的位置；在固定时间间隔，根据水面目标的位置变化计算水面目标运动速度；根据水下航行器与水面目标之间的距离以及水面目标运动速度，判断水面目标是否逼近水下航行器，如果为是，重新规划水下航行器的行进路线，以躲避水面目标否则，水下航行器保持原来的路线行进。本发明专利技术的方法可以在保证水下航行器航行安全条件下及时、灵活地躲避水面目标。

A method of water surface target avoidance based on three-dimensional sparse array source orientation recognition

The invention discloses a water surface target avoidance method based on three-dimensional sparse array sound source orientation recognition, which is realized by arranging three-dimensional sparse hydrophone array on the underwater vehicle. The method includes: obtaining propeller noise received by three-dimensional sparse hydrophone array from the water surface target, estimating the position of the water surface target; at a fixed time interval, according to the water surface target According to the distance between the underwater vehicle and the surface target and the speed of the surface target, judge whether the surface target approaches the underwater vehicle. If so, re plan the route of the underwater vehicle to avoid the surface target. Otherwise, the underwater vehicle will keep the original route. The method of the invention can avoid the water surface target timely and flexibly under the navigation safety condition of the underwater vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维稀疏阵列声源方位识别的水面目标躲避方法
本专利技术涉及水面目标的方位识别领域，尤其涉及一种基于三维稀疏阵列声源方位识别的水面目标躲避方法。
技术介绍
水下航行器在行进和作业时为了避免水上船只的干扰和碰撞，需要对水面目标(各类水面船只等)的位置及航行方向等进行探测。主动探测方法是目前水下航行器为防碰撞主要采用的方法。水下航行器通过向水体发射探测信号，并通过接收反射信号来对水面目标的方位、运动速度等信息进行估计。近年来，利用被动探测来实现水面目标定位方法也陆续出现，如申请号CN201710334765.2和申请号CN201310436674.1的中国专利。申请号CN201710334765.2的中国专利公开了一种利用水下声学与压力配合的船舶探测装置及方法，该装置结构较为复杂，且容易受水下不稳定海流影响测量精度。申请号CN201310436674.1的中国专利提出了采用双阵元的模型实现目标的被动测距，但对目标的具体方位没有估计。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有方法的不足，利用水面目标运行的特点，通过处于水体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维稀疏阵列声源方位识别的水面目标躲避方法，该方法通过在水下航行器上布设三维稀疏水听器阵列实现，所述方法包括：/n获取三维稀疏水听器阵列接收的来自水面目标的螺旋桨噪声，估计水面目标的位置；/n在固定时间间隔，根据水面目标的位置变化计算水面目标运动速度；/n根据水下航行器与水面目标之间的距离以及水面目标运动速度，判断水面目标是否逼近水下航行器，如果为是，重新规划水下航行器的行进路线，以躲避水面目标否则，水下航行器保持原来的路线行进。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三维稀疏阵列声源方位识别的水面目标躲避方法，该方法通过在水下航行器上布设三维稀疏水听器阵列实现，所述方法包括：
获取三维稀疏水听器阵列接收的来自水面目标的螺旋桨噪声，估计水面目标的位置；
在固定时间间隔，根据水面目标的位置变化计算水面目标运动速度；
根据水下航行器与水面目标之间的距离以及水面目标运动速度，判断水面目标是否逼近水下航行器，如果为是，重新规划水下航行器的行进路线，以躲避水面目标否则，水下航行器保持原来的路线行进。


2.根据权利要求1所述的基于三维稀疏阵列声源方位识别的水面目标躲避方法，其特征在于，所述三维稀疏水听器阵列包括：三条正交的稀疏线阵，每条稀疏线阵的水听器个数为M；M≥2，且各条稀疏线阵有一个共用水听器，三维稀疏水听器阵列的总水听器个数大于等于4个；水听器的接收信号频率范围为0.5kHz～5kHz。


3.根据权利要求2所述的基于三维稀疏阵列声源方位识别的水面目标躲避方法，其特征在于，所述获取三维稀疏水听器阵列接收的来自水面目标的螺旋桨噪声，估计水面目标的位置；具体包括：
建立测量坐标系：以共用水听器的位置为坐标原点，以三条稀疏线阵的指向为坐标轴；
在测量坐标系的XOY平面阵列上对水面目标的螺旋桨噪声进行DOA估计，得到水面目标螺旋桨的来波俯仰角φ1和方位角θ1，同时在测量坐标系的XOZ平面阵列上对水面目标的螺旋桨噪声进行DOA估计，得到水面目标的螺旋桨噪声的来波俯仰角φ2和方位角θ2；
计算来波的三维方位角度(α,β,γ)：



根据水下航行器的水下深度H和陀螺仪获得的倾角(Δα,Δβ,Δγ)，计算出水面目标的三维坐标为(x0,y0,z0)：



则水面目标的螺旋桨的三维坐标(x1,y1,z1)为：

【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