一种拖体水下定位信息估计方法技术

本发明专利技术公开了一种拖体水下定位信息估计方法，包括以下步骤：将所有拖体作业测线对应的超短基线定位数据、GPS船位数据、挂缆传感器深度数据、缆长变化记录数据等进行预处理和格式规整，根据测线行进方向和是否含有超短基线定位数据对测线进行分类，对超短基线定位数据进行定性质量评价并划分质量等级，将质量等级为优的超短基线定位数据对应测线分别建立四个不同行进方向的定位估计模型，将生成的定位估计模型应用于其他超短基线定位数据缺失的测线。本发明专利技术提供的方法不仅可用于离线处理历史调查航次的测线数据，也可在超短基线等定位设备工作失效情况下作为拖体水下位置实时估计的一种辅助手段。

An estimation method of underwater positioning information of towed body

【技术实现步骤摘要】
一种拖体水下定位信息估计方法
本专利技术涉及海洋调查中拖体设备水下定位
，尤其涉及一种拖体水下定位信息估计方法。
技术介绍
在海洋调查中，超短基线定位系统通常被用于测定水下拖曳式探测设备相对母船的位置。根据安装于船底的声学基阵与船上GPS接收器之间的坐标转化关系，同时结合母船的GPS船位坐标，最终可以得到水下拖曳式探测设备的大地坐标。在深海水下拖曳式设备作业时，通过将超短基线的信标固定于拖体上，不仅可以提供精确的水下定位信息，同时对水下拖曳设备作业安全也起到了重要作用。但是由于拖体在水下作业时难免受到恶劣海况、海流干扰、信号遮挡及设备故障等影响，时常会发生信标水下定位信号不佳甚至母船收不到信标的应答信号等问题，从而导致拖体的水下定位数据错误或者缺失。
技术实现思路
本专利技术针对水下拖曳式探测设备作业过程中，部分作业测线中存在超短基线定位数据缺失的问题，提出了一种拖体水下定位信息估计方法，通过其中质量评价为优的超短基线定位数据对应的测线资料来创建定位估计模型，再利用该模型来估计超短基线数据缺失的测线对应的水下定位信息，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拖体水下定位信息估计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)对输入的超短基线定位数据、船位GPS数据、挂缆传感器深度数据、缆长变化记录数据进行预处理，建立所有测线的数据文件之间对应关系映射表，标明测线的作业行进方向、近底工作起始、结束时间和传感器离拖体的挂载高度；/n(2)筛选出包含超短基线定位数据的测线，并根据对应的地形信息对超短基线定位数据进行质量评估，质量等级划分结果记录到数据文件对应关系映射表中；/n(3)选择质量等级为优的超短基线定位数据建立四个不同测线作业行进方向对应的定位估计模型；/n(4)利用以上所述的定位估计模型，对超短基线定位数据缺失的测线的水下定位信息进行估计。...

【技术特征摘要】
1.一种拖体水下定位信息估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对输入的超短基线定位数据、船位GPS数据、挂缆传感器深度数据、缆长变化记录数据进行预处理，建立所有测线的数据文件之间对应关系映射表，标明测线的作业行进方向、近底工作起始、结束时间和传感器离拖体的挂载高度；
(2)筛选出包含超短基线定位数据的测线，并根据对应的地形信息对超短基线定位数据进行质量评估，质量等级划分结果记录到数据文件对应关系映射表中；
(3)选择质量等级为优的超短基线定位数据建立四个不同测线作业行进方向对应的定位估计模型；
(4)利用以上所述的定位估计模型，对超短基线定位数据缺失的测线的水下定位信息进行估计。


2.如权利要求1所述的拖体水下定位信息估计方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括如下步骤：
(1-1)利用标准卡尔曼滤波算法滤除超短基线定位数据、船位GPS数据、挂缆传感器深度数据中的干扰点，利用一维线性插值算法将以上3类数据以及缆长变化记录数据按相同的时间间隔生成近底工作时间段内的平滑数据；
(1-2)将插值平滑后的超短基线定位数据和船位GPS数据中的经纬度地理坐标投影转换为UTM格式坐标，并利用下式将船位GPS坐标Pg(xg,t,yg,t)换算到船尾位置对应的坐标：






其中，表示t时刻的航向角，Lgw为GPS天线安装位置与船体尾部的水平间距；
(1-3)根据插值平滑后的上下两端2台挂缆传感器深度数据计算缆与拖体所在水平面的垂直倾角θt：



其中，和分别表示上端传感器S1和下端传感器S2记录的深度数据，ΔLs,t表示上下两端挂缆传感器在缆上的间隔距离；
(1-4)建立测线名相关联的数据文件关系映射表，对每一条测线标明其作业行进方向、近底工作起始、结束时间和传感器离拖体的挂载高度和缆上间距。


3.如权利要求1所述的拖体水下定位信息估计方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括如下步骤：
(2-1)根据步骤(1)建立的数据文件关系映射表，查询得到所有包含了超短基线定位数据的测线名列表；
(2-2)输入地形剖面DEM文件，根据每条测线对应的超短基线定位数据与地形剖面相交的情况对定位数据质量进行评估。


4.如权利要求3所述的拖体水下定位信息估计方法，其特征在于，所述步骤(2-2)具体包括如下步骤：
(2-2-1)利用线性插值算法将作业区域的地形剖面DEM文件的数据进行栅格化，栅格尺寸为n米×n米，并将DEM地理坐标投影转换为UTM格式坐标；
(2-2-2)以超短基线定位轨迹为中心，在其前后左右一定范围内以n米为步长将定位轨迹进行整体平移，分别获取各超短基线定位位置对应的DEM深度值；若超短基线定位实测深度值大于该DEM深度值，则认为出现超短基线与地形剖面相交的不合理状况；
(2-2-3)创建平移结果文件，记录每条测线每次平移得到的超短基线与DEM的相交点数、相交的累计深度偏差与平均深度偏差以及该平移位置与实际位置之间的距离；
(2-2-4)对平移结果文件按照相交点数最少、平均深度偏差最小、与实际位置最接近的优先次序进行排序，获得最优的平移结果；如果某条测线对应的最优平移结果中的相交点个数为零，且平均深度偏差小于给定的阈值，则认为该测线对应的超短基线质量等级...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐巍军，陶春辉，王渊，张金辉，邓显明，张国堙，周建平，王汉闯，蔡巍，
申请(专利权)人：自然资源部第二海洋研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33