一种应用于船载侧扫声呐的海底目标定位方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法及系统，包括以下步骤：获取声呐源的位置信息；计算姿态矫正坐标变换矩阵T；确定海底目标相对于所述声呐源的位置信息，确定海底目标相对于声呐源的相对位置；利用姿态矫正坐标变换矩阵T对海底目标相对位置信息进行修正，得到海底目标在大地坐标系下的精确位置信息；声呐图像显示模块接收精确位置信息并转换为图像信息，并输出得到完整的海底目标图像。本发明专利技术提供的方法及系统能够通过姿态矫正坐标变换矩阵T将声呐源位置信息获取模块中的声呐源GPS模块获取的不带有由航向角、横摇角和纵摇角的海底目标位置参数信息进行矫正，使海底目标位置信息更加准确。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于船载侧扫声呐的海底目标定位方法及系统
本专利技术属于声呐海底目标定位
，具体涉及一种应用于船载侧扫声呐的海底目标定位方法及系统。
技术介绍
海洋测绘是一切海洋活动及开发的基础。随着海洋测绘技术的不断发展，侧扫声呐是当今水下目标探测的主要方式，是海底地形地貌探测的重要工具。侧扫声呐通过向海底发射声波脉冲，接受反射回来的声波信号，并按照反射信号的强弱程度绘制出声呐图像。常规侧扫声呐对海底目标定位是以GPS位置为中心，分别沿船舶纵轴线和横轴线建立船体坐标系，根据水下目标反射回波时间，推算水下目标的具体位置。但是船体在海中主要由航向角、横摇角和纵摇角来定义的。现有技术的船体在航行时由于姿态变化影响船载侧扫声呐的扫测范围，导致水下目标定位精度受到较大影响，使得海底目标的坐标存在偏差。
技术实现思路
本专利技术针对上述缺陷，提供一种能够利用带有姿态矫正矩阵计算模块的侧扫声呐，通过姿态矫正来将声呐源位置信息获取模块中的声呐源GPS模块获取的不带有由航向角、横摇角和纵摇角的海底目标位置参数信息进行矫正，并辅以海底目标相对位置信息模块获取的海底目标相对位置信息，进而得到海底目标在大地坐标系下的精确位置信息，并通过声呐图像显示模块将位置信息转换为图像信息，输出得到完整的海底目标图像的海底目标的方法及系统。本专利技术提供如下技术方案：一种应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法，包括以下步骤：S1：采用声呐源位置信息获取模块获得侧扫声呐的经度参数x1、纬度参数y1、船体姿态参数横摇角α、船体姿态参数纵摇角β、船体姿态参数航向角γ和声呐至海底的高度参数H1，得到声呐源的位置信息：X1＝[x1y1H1βγα]；S2：采用姿态矫正矩阵计算模块计算姿态矫正坐标变换矩阵T：S3：采用海底目标相对位置信息获取模块确定海底目标相对于所述声呐源的位置信息，以所述声呐源为原点，Y轴指向船体运动方向，X轴垂直于Y轴指向声呐源右侧，根据右手定则确定Z轴，建立声呐源坐标系，确定海底目标相对于声呐源的相对位置：其中，所述x2为X轴上所述海底目标相对于所述声呐源的水平距离，所述y2为Y轴上所述海底目标相对于所述声呐源的水平距离，y2＝0，所述分别为海底目标与声呐源坐标系的X轴、Y轴、Z轴的夹角，所述H2为侧扫声呐到海底平面的高度，H2＝H1；S4：采用海底目标定位模块、利用所述步骤S2得到的姿态矫正坐标变换矩阵T对所述S3步骤得到的海底目标相对位置信息进行修正，得到海底目标在大地坐标系下的精确位置信息所述x3为X轴上所述海底目标在大地坐标系下的经度参数，所述y3为Y轴上所述海底目标在大地坐标系下的纬度参数，所述H3为所述声呐源至海底平面的高度，H3＝H1，所述分别为所述海底目标与大地坐标系的X轴、Y轴、Z轴的夹角；S5：声呐图像显示模块接收所述海底目标定位模块获得的海底目标在大地坐标系下的位置信息，所述声呐图像显示模块将位置信息转换为图像信息，并输出得到完整的海底目标图像。进一步地，所述S4步骤包括以下步骤：S41：利用所述步骤S2得到的姿态矫正坐标变换矩阵T对所述S3步骤得到的x2、y2、H2进行信息修正：其中所述x2'、y2'分别为姿态矫正矩阵修正后在声呐源坐标系中海底目标在X轴和Y轴上到声呐源的水平距离，H2'为姿态矫正矩阵修正后声呐源至海底平面的高度；S42：利用所述S41步骤得到的参数，计算大地坐标系下所述海底目标的位置信息：S43：计算所述海底目标在大地坐标系下的角度参数：计算公式atan2(β，α)为计算的反正切值，返回值在(-π,π)之间，为坐标系原点至点(α，β)的方位角。进一步地，所述S3步骤中的所述R为侧扫声呐倾斜距离。进一步地，所述S3步骤中具有如下关系：本申请还提供一种采用如上所述的应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法的系统，包括声呐源位置信息获取模块、姿态矫正矩阵定位模块、海底目标相对位置信息获取模块、海底目标定位模块、声呐图像显示模块。进一步地，所述声呐源位置信息获取模块分别与所述姿态矫正矩阵定位模块和所述海底目标相对位置信息获取模块通信连接。进一步地，所述姿态矫正矩阵定位模块和所述海底目标相对位置信息获取模块均与所述海底目标定位模块通信连接，所述海底目标定位模块接收所述姿态矫正矩阵定位模块的姿态矫正信息和所述海底目标相对位置获取模块的海底目标相对位置信息。进一步地，所述声呐源位置信息获取模块包括声呐源GPS定位模块、姿态传感器和测探设备仪。本专利技术的有益效果为：1、利用侧扫声呐获得侧扫数据，进而得到声呐图形，通过转换为海底目标相对位置信息获取模块，然后进一步通过姿态矫正矩阵将海底目标位置信息修正后，获得海底目标的精确位置信息，可以将其标注在声呐图像中，得到完整的海底图像。2、本申请所要求保护的方法和系统结合声呐源GPS定位模块获得的海底目标坐标参数、水深距离以及包括航向角、横摇角和纵摇角的船体姿态参数，对声呐源GPS定位模块获得的海底目标相对声呐的位置信息进行修正和坐标转换，从而得到更加精确的海底目标位置信息。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1为本专利技术提供的应用船载侧扫声呐海底目标定位方法流程示意图；图2为本专利技术提供的电絮凝反应单元容器侧视图；图3为本专利技术提供的应用船载侧扫声呐海底目标定位系统的模块结构示意图；图4为本专利技术提供的声呐源位置信息获取模块组成结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，一种应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法，包括以下步骤：S1：采用声呐源位置信息获取模块获得侧扫声呐的经度参数x1、纬度参数y1、船体姿态参数横摇角α、船体姿态参数纵摇角β、船体姿态参数航向角γ和声呐至海底的高度参数H1，得到声呐源的位置信息：X1＝[x1y1H1βγα]；S2：采用姿态矫正矩阵计算模块计算姿态矫正坐标变换矩阵T：S3：采用海底目标相对位置信息获取模块确定海底目标相对于声呐源的位置信息，以声呐源为原点，Y轴指向船体运动方向，X轴垂直于Y轴指向声呐源右侧，根据右手定则确定Z轴，建立声呐源坐标系，确定海底目标相对于声呐源的相对位置：其中，x2为X轴上海底目标相对于声呐源的水平距离，R为侧扫声呐倾斜距离，y2为Y轴上海底目标相对于声呐源的水平距离，y2＝0，分别为海底目标与声呐源坐标系的X轴、Y轴、Z轴的夹角，H2为侧扫声呐到海底平面的高度，H2＝H1，具有如下关系：...

【技术保护点】
1.一种应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：采用声呐源位置信息获取模块获得侧扫声呐的经度参数x

【技术特征摘要】
1.一种应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采用声呐源位置信息获取模块获得侧扫声呐的经度参数x1、纬度参数y1、船体姿态参数横摇角α、船体姿态参数纵摇角β、船体姿态参数航向角γ和声呐至海底的高度参数H1，得到声呐源的位置信息：
X1＝[x1y1H1βγα]；
S2：采用姿态矫正矩阵计算模块计算姿态矫正坐标变换矩阵T：



S3：采用海底目标相对位置信息获取模块确定海底目标相对于所述声呐源的位置信息，以所述声呐源为原点，Y轴指向船体运动方向，X轴垂直于Y轴指向声呐源右侧，根据右手定则确定Z轴，建立声呐源坐标系，确定海底目标相对于声呐源的相对位置：



其中，所述x2为X轴上所述海底目标相对于所述声呐源的水平距离，所述y2为Y轴上所述海底目标相对于所述声呐源的水平距离，y2＝0，所述分别为海底目标与声呐源坐标系的X轴、Y轴、Z轴的夹角，所述H2为侧扫声呐到海底平面的高度，H2＝H1；
S4：采用海底目标定位模块、利用所述步骤S2得到的姿态矫正坐标变换矩阵T对所述S3步骤得到的海底目标相对位置信息进行修正，得到海底目标在大地坐标系下的精确位置信息所述x3为X轴上所述海底目标在大地坐标系下的经度参数，所述y3为Y轴上所述海底目标在大地坐标系下的纬度参数，所述H3为所述声呐源至海底平面的高度，H3＝H1，所述分别为所述海底目标与大地坐标系的X轴、Y轴、Z轴的夹角；
S5：声呐图像显示模块接收所述海底目标定位模块获得的海底目标在大地坐标系下的位置信息，所述声呐图像显示模块将位置信息转换为图像信息，并输出得到完整的海底目标图像。


2.根据权利要求1所述的一种应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法，其特征在于，所述S4步骤包括以下步骤：
S41：利用所述步骤S2得到的姿态矫正坐标变换矩阵T对所述S3步骤得到的x2、y2、H2进行信息修正：



其中所述x2′、y2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨睿，吕冰冰，陈新，邹功锋，江峦，陈路，肖志伟，
申请(专利权)人：湖南国天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43