【技术实现步骤摘要】
一种基于水下机动平台的声信标测向及定位方法
本专利技术属于声信标测向及定位的
；具体涉及一种基于水下机动平台的声信标测向及定位方法。
技术介绍
基于水下机动平台的声信标测向及定位，指的是利用水下机动平台搭载水听器阵列对声信标进行信号方位估计，进而根据水下机动平台在不同位置的方位估计结果解算声信标位置的技术。水下机动平台声信标测向与定位具有被动实施、定位精度高、鲁棒性好等优点。因此，广泛应用于黑匣子等声信标搜探、水下通信设备侦察等场合，具有重要的民用及军用价值。现有的声信标测向方法其波束角度是离散的。当声信标方向与离散的波束角度不一致时，会造成测向精度的下降。此外，在测向时没有充分利用历史信息，测向精度有进一步提高的空间。利用目声信标测向信息进行定位，现有的方法通常假定声信标与水下机动平台在同一平面内。在实际情况中，声信标位于海底，而水下机动平台距离海底有一定距离。两者的失配会造成较大的解算误差。因此，无论对于声信标测向还是定位，其精度均有较大的改进空间。本专利涉及一种基于水下机动平台的声信标测向及定位方法，可以...
【技术保护点】
1.一种基于水下机动平台的声信标测向及定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n步骤1：信号测向：基于迭代更新的思想使波束方向逐步接近声信标方向，并通过多项式求根计算更新波束方向；/n步骤2：声信标方向跟踪：建立一阶角度跟踪模型，并通过粒子滤波算法利用历史信息实现声信标测向结果的平滑及测向精度的进一步提高；/n步骤3：声信标定位：使用新型角交汇定位模型，建立解算方程，并采用拟牛顿迭代法进行非线性方程组求解，实现定位解算。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于水下机动平台的声信标测向及定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：信号测向：基于迭代更新的思想使波束方向逐步接近声信标方向，并通过多项式求根计算更新波束方向；
步骤2：声信标方向跟踪：建立一阶角度跟踪模型，并通过粒子滤波算法利用历史信息实现声信标测向结果的平滑及测向精度的进一步提高；
步骤3：声信标定位：使用新型角交汇定位模型，建立解算方程，并采用拟牛顿迭代法进行非线性方程组求解，实现定位解算。
2.根据权利要求1所述的测向及定位方法，其特征在于，所述步骤1的通过迭代逐步更新搜索角度与信号方向的差值Δ，更新值由信号后验概率分布的最大期望值给出，包括以下步骤：
步骤1.1：初始化方差矩阵R、噪声功率搜索角度与信号方向差Δ，
方差矩阵为对角线矩阵，对角线元素初值可设为非负的随机数，噪声功率初值由环境噪声估算，搜索角度与信号方向差为信号搜索间隔的一半；
步骤1.2：求取信号后验概率分布的均值与方差；
其中，信号后验概率分布的方差为：
式中：信号后验概率分布的均值为：
步骤1.3：更新方差矩阵R、噪声功率搜索角度与信号方向差δ；
其中，方差矩阵R的更新值为：
R＝diag([γ1,γ2,...,γM])(8)
式中：||*||2表示矩阵的2-范数；*(i.)表示矩阵中第i行的行向量；*(i,i)表示矩阵中第i行第i列的值；
噪声功率的更新值为：
式中：||*||F表示矩阵的F-范数；Tr[*]表示矩阵的迹；
搜索角度与信号方向差δ的更新值为：
Δ＝-U-1V(10)
式中：Tr[*]表示实部；*(.j)表示矩阵中第j列的列向量，表示共轭；
步骤1.4：重复第二步及第三步，直至Δ的变化量小于某一预设门限；
步骤1.5：计算信号方位。收敛之后，则与信号方向最接近的搜索角度为：
进而，信号方位估计结果为：
3.根据权利要求1所述的测向及定位方法，其特征在于，所述步骤2的一阶角度跟踪模型具体为：
根据声信标方向跟踪，所建立的状态转移方程为：
Zn+1＝HZn+R(14)
其中：为状态矩阵，θn'为声信标方向变化率；为状态转移矩阵；R为状态转移噪声矩...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙思博，梁国龙，向羽，赵春晖，付进，郑策，张新宇，陈迎春，于双宁，明瑞和，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23
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