【技术实现步骤摘要】
声学波浪滑翔机的水下声学单元的位置标定方法
本专利技术涉及声学波浪滑翔机水下声学单元的定位技术,属于水声定位领域。
技术介绍
水下声学单元可以观测水中目标声源信号,是声学波浪滑翔机的核心部件。水下声学单元的位置参与多节点解算,其精度直接影响声学波浪滑翔机的定位性能。通常水下声学单元的位置由GPS测量得到。但是受限于实际条件,水下声学单元与波浪滑翔机通过电缆软连接,受到波浪和流的影响,其水下位置相对于波浪滑翔机上GPS位置有偏移,而且随着时间变化,因此,水下声学单元的位置标定是否精确,直接影响被测声源的测量精度。申请号:201910129880.5,主题名称“水声被动探测或被动定位的节点装置及分布式的节点系统”的专利技术专利给出了一种单信标的水下声学单元位置检测方法,该方法要求信标与声学单元之间信号时间同步,以解算出声学单元的位置。当时间不能同步时,解算失效。此种方法对信标与声学单元之间信号时间的同步性要求较高,本专利技术针对这一技术缺陷进行解决。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有声学单元位置标定方法,对信标与声学单元时间的同步性要求高的问题,本专利技术提供了一种声学波浪滑翔机的水下声学单元的位置标定方法。声学波浪滑翔机的水下声学单元的位置标定方法,该标定方法包括如下步骤:S1、将第一个信标固定在声学波浪滑翔机的水面浮体船底部,将第二个信标固定在声学波浪滑翔机的牵引机底部;使两个信标向水下声学单元发送高频宽带声信号,其中,水下声学单元包括4个阵元;S2、 ...
【技术保护点】
1.声学波浪滑翔机的水下声学单元的位置标定方法,其特征在于,该标定方法包括如下步骤:/nS1、将第一个信标(1)固定在声学波浪滑翔机的水面浮体船(2)底部,将第二个信标(1)固定在声学波浪滑翔机的牵引机(3)底部;/n使两个信标(1)向水下声学单元(4)发送高频宽带声信号,其中,水下声学单元(4)包括4个阵元;/nS2、根据水下声学单元(4)的深度h
【技术特征摘要】
1.声学波浪滑翔机的水下声学单元的位置标定方法,其特征在于,该标定方法包括如下步骤:
S1、将第一个信标(1)固定在声学波浪滑翔机的水面浮体船(2)底部,将第二个信标(1)固定在声学波浪滑翔机的牵引机(3)底部;
使两个信标(1)向水下声学单元(4)发送高频宽带声信号,其中,水下声学单元(4)包括4个阵元;
S2、根据水下声学单元(4)的深度h0、第一个信标(1)的深度hA、第二个信标(1)的深度hB和水下声学单元(4)中任意一个阵元接收的两个高频宽带声信号的传播时间差τ12,获得水下声学单元(4)相对于第一个信标(1)的水平距离r0;
S3、根据第一个信标(1)发出的高频宽带声信号,获得第一个信标(1)相对于水下声学单元(4)在大地坐标系下的方位角θg;
S4、根据水下声学单元(4)相对于第一个信标(1)的水平距离r0和方位角θg,以及第一个信标(1)在大地坐标系下的平面坐标(xA,yA),获得水下声学单元(4)在大地坐标系下的平面坐标(xarray,yarray);
S5、根据水下声学单元(4)在大地坐标系下的水平坐标(xarray,yarray)和水下声学单元(4)的深度h0,从而获得水下声学单元(4)在大地坐标系下的三维坐标(xarray,yarray,h0),从而完成对水下声学单元(4)位置的标定。
2.根据权利要求1所述的声学波浪滑翔机的水下声学单元的位置标定方法,其特征在于,S2中,根据水下声学单元(4)的深度h0、第一个信标(1)的深度hA、第二个信标(1)的深度hB和水下声学单元(4)中任意一个阵元接收的两个高频宽带声信号的传播时间差τ12,获得水下声学单元(4)相对于第一个信标(1)的水平距离r0通过如下步骤实现:
S21、当两个信标(1)按照固定的时间间隔向水下声学单元(4)同时发送高频宽带声信号时,通过深度计测量第一个信标(1)相对于水面的深度hA、第二个信标(1)相对于水面的深度hB以及水下声学单元(4)相对于水面的深度h0;
S22、第一个信标(1)发出的高频宽带声信号到达水下声学单元(4)的传播时间为τ1和第二个信标(1)发出的高频宽带声信号到达水下声学单元(4)的传播时间为τ2,τ1、τ2与h0、hA、hB之间有如下关系;
c表示声音在水中传播的速度;
S23、根据τ1和τ2,获得两个高频宽带声信号的传播时间差τ12,其中,
τ12=τ1-τ2(公式三);
S24、τ12、hA、hB和Δr,存在如下关系式:
对公式四进行求解,获得r0;
其中,Δr表示第一个信标(1)和第二个信标(1)之间的水平距离;<...
【专利技术属性】
技术研发人员:兰华林,李益丞,梅继丹,滕婷婷,靳建嘉,师俊杰,
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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