水面航行器入射角的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种水面航行器入射角的确定方法，包括：计算位于水面航行器上的水面换能器和海底基站在水平方向上的第一相对距离，以及计算水面换能器和海底基站在垂直方向上的第二相对距离；根据第一相对距离和第二相对距离，计算得到水面航行器的概略入射角；基于预定义端点角和水面航行器的概略入射角构建水面航行器的初始入射角区间；利用预定迭代算法，基于预定判别模型和水面航行器的初始入射角区间计算水面航行器的目标初始入射角

【技术实现步骤摘要】
水面航行器入射角的确定方法


[0001]本专利技术涉及水声定位领域，具体涉及一种水面航行器入射角的确定方法
。

技术介绍

[0002]近年来，水下定位导航技术在保障国家领海安全发挥了越来越重大的作用
。
在实现水下定位导航技术前，需要提前在海底布放基站以及对基站进行标校
。
利用水面航行器走航过程中与海底基站通讯的收发延迟则可计算水面航行器在不同位置对于基站的斜距，以便对基站进行标校
。
同时，为提高基站的隐蔽性，水面航行器的走航要远离基站
。
然而，在水面航行器远离基站走航的情况下，水面航行器距离基站越远，水面航行器声线初始入射角越大
。
[0003]随着水下定位导航技术的发展，对基站标校精度的要求越来越高
。
然而，申请人发现：水面航行器远离基站走航会使得初始入射角过大，甚至接近于
90
°
，但现有技术往往不能有效地计算较大初始入射角的值，这将会直接影响标校基站的效率
。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的主要目的在于提供一种初始入射角的解算优化方法
。
为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：作为本专利技术的第一个方面，提供一种水面航行器入射角的确定方法，包括：计算位于水面航行器上的水面换能器和海底基站在水平方向上的第一相对距离，以及计算水面换能器和海底基站在垂直方向上的第二相对距离；根据第一相对距离和第二相对距离，计算得到水面航行器的概略入射角；基于预定义端点角和水面航行器的概略入射角构建水面航行器的初始入射角区间；利用预定迭代算法，基于预定判别模型和水面航行器的初始入射角区间计算水面航行器的目标初始入射角
。
[0005]可选的，基于预定义端点角和水面航行器的概略入射角构建水面航行器的初始入射角区间，包括：将预定义端点角作为端点，水面航行器的概略入射角作为端点，构建水面航行器的第一初始入射角区间；将水面航行器的概略入射角作为端点，预定义端点角的余角作为端点，构建水面航行器的第二初始入射角区间
。
[0006]可选的，预定判别模型包括第一距离参数和第二距离参数，第一距离参数用于表征在利用预定迭代算法计算过程中，每次迭代计算得到的过程角对应的声线传播水平距离，第二距离参数用于表征实际水面航行器的声线传播水平距离；利用预定迭代算法，基于预定判别模型和水面航行器的初始入射角区间计算水面航行器的目标初始入射角包括：
计算得到每次迭代计算得到的过程角对应的声线传播水平距离；计算得到实际水面航行器的声线传播水平距离；计算每次迭代计算得到的过程角对应的声线传播水平距离和实际声线传播水平距离的目标差值；利用预定迭代算法，以目标差值作为迭代计算的判别参数，从水面航行器的初始入射角区间中确定水面航行器的目标初始入射角
。
[0007]可选的，利用预定迭代算法包括弦截法，利用预定迭代算法，基于预定判别模型和水面航行器的初始入射角区间计算水面航行器的目标初始入射角，包括：确定待求解的水面航行器的目标初始入射角是否属于预定超大角；在水面航行器的目标初始入射角不属于预定超大角的情况下，利用弦截法，基于预定判别模型和水面航行器的初始入射角区间计算水面航行器的目标初始入射角
。
[0008]可选的，利用预定迭代算法包括二分法，利用预定迭代算法，基于预定判别模型和水面航行器的初始入射角区间计算水面航行器的目标初始入射角，包括：在水面航行器的目标初始入射角属于预定超大角的情况下，利用二分法，基于预定判别模型和水面航行器的初始入射角区间计算水面航行器的目标初始入射角
。
[0009]可选的，利用弦截法，基于预定判别模型和水面航行器的初始入射角区间计算水面航行器的目标初始入射角，包括：根据预定判别模型，计算第
i
‑1次迭代计算的第一端点角对应的目标差值并记录为第
i
‑1次迭代计算的第一目标差值，计算第
i
‑1次迭代计算的第二端点角对应的目标差值并记录为第
i
‑1次迭代计算的第二目标差值，其中，第
i
‑1次迭代计算的第一端点角和第
i
‑1次迭代计算的第二端点角属于第一初始入射角区间或第二初始入射角区间，
i
为大于1的正整数；判断第
i
‑1次迭代计算的第二目标差值是否大于第一阈值；在第
i
‑1次迭代计算的第二目标差值大于第一阈值的情况下，将第
i
‑1次迭代计算的第二端点角赋值给第
i
‑1次迭代计算的第一端点角，得到第
i
次迭代的第一端点角；根据第
i
‑1次迭代计算的第一端点角
、
第
i
‑1次迭代计算的第二端点角
、
第
i
‑1次迭代计算的第一目标差值
、
第
i
‑1次迭代计算的第二目标差值计算第
i
‑1次迭代计算的第三端点角，将第
i
‑1次迭代计算的第三端点角赋值给第
i
‑1次迭代计算的第二端点角，得到第
i
次迭代计算的第二端点角；直至第
k
次迭代计算的第二目标差值小于等于第一阈值，将第
k
次迭代计算得到的第二端点角确定为水面航行器的目标初始入射角，其中，
k
为大于等于1的正整数
。
[0010]可选的，利用二分法，基于预定判别模型和水面航行器的初始入射角区间计算水面航行器的目标初始入射角，包括：计算第
m
‑1次迭代计算的第二端点角与第
n
‑1次迭代计算的第一端点角的差值；其中，第
n
‑1次迭代计算的第一端点角和第
m
‑1次迭代计算的第二端点角属于第一初始入射角区间或第二初始入射角区间，
m
和
n
为大于1的正整数；判断第
m
‑1次迭代计算的第二端点角与第
n
‑1次迭代计算的第一端点角的差值是否大于第二阈值；在第
m
‑1次迭代计算的第二端点角与第
n
‑1次迭代计算的第一端点角的差值大于
第二阈值的情况下，计算第
n
‑1次迭代计算的第一端点角与第
m
‑1次迭代计算的第二端点角的平均数并记录为平均角；根据第
n
‑1次迭代计算的第一端点角与第
m
‑1次迭代计算的第二端点角的平均数计算平均角对应的声线传播水平距离；判断平均角对应的声线传播水平距离是否大于实际声线传播水平距离；在平均角对应的声线传播水平距离大于实际声线传播水平距离的情况下，将平均角赋值给第
m
‑1次迭代计算的第二端点角；在平均角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水面航行器入射角的确定方法，其特征在于，包括：计算位于水面航行器上的水面换能器和海底基站在水平方向上的第一相对距离，以及计算所述水面换能器和所述海底基站在垂直方向上的第二相对距离；根据所述第一相对距离和所述第二相对距离，计算得到所述水面航行器的概略入射角；基于预定义端点角和所述水面航行器的概略入射角构建所述水面航行器的初始入射角区间；利用预定迭代算法，基于预定判别模型和所述水面航行器的所述初始入射角区间计算所述水面航行器的目标初始入射角
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预定义端点角和所述水面航行器的概略入射角构建所述水面航行器的初始入射角区间，包括：将所述预定义端点角作为第一端点，所述水面航行器的概略入射角作为第二端点，构建所述水面航行器的第一初始入射角区间；将所述水面航行器的概略入射角作为第一端点，所述预定义端点角的余角作为第二端点，构建所述水面航行器的第二初始入射角区间
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定判别模型包括第一距离参数和第二距离参数，所述第一距离参数用于表征在利用所述预定迭代算法计算过程中，每次迭代计算得到的过程角对应的声线传播水平距离，所述第二距离参数用于表征所述水面航行器的实际声线传播水平距离；所述利用预定迭代算法，基于所述预定判别模型和所述水面航行器的初始入射角区间计算所述水面航行器的目标初始入射角包括：计算得到所述每次迭代计算得到的过程角对应的声线传播水平距离；计算得到所述水面航行器的所述实际声线传播水平距离；计算所述每次迭代计算得到的过程角对应的声线传播水平距离和所述实际声线传播水平距离的目标差值；利用预定迭代算法，以所述目标差值作为迭代计算的判别参数，从所述水面航行器的所述初始入射角区间中确定所述水面航行器的所述目标初始入射角
。4.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用预定迭代算法包括弦截法，所述预定迭代算法，基于预定判别模型和所述水面航行器的所述初始入射角区间计算所述水面航行器的目标初始入射角，包括：确定待求解的所述水面航行器的所述目标初始入射角是否属于预定超大角；在所述水面航行器的所述目标初始入射角不属于预定超大角的情况下，利用所述弦截法，基于所述预定判别模型和所述水面航行器的所述初始入射角区间计算所述水面航行器的所述目标初始入射角
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用预定迭代算法包括二分法，所述预定迭代算法，基于预定判别模型和所述水面航行器的初始入射角区间计算水面航行器的目标初始入射角，包括：在所述水面航行器的所述目标初始入射角属于预定超大角的情况下，利用所述二分法，基于所述预定判别模型和所述水面航行器的所述初始入射角区间计算所述水面航行器
的所述目标初始入射角
。6.
根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，利用所述弦截法，基于预定判别模型和所述水面航行器的所述初始入射角区间计算所述水面航行器的目标初始入射角，包括：根据所述预定判别模型，计算第
i
‑1次迭代计算的第一端点角对应的目标差值并记录为第
i
‑1次迭代计算的第一目标差值，计算第
i
‑1次迭代计算的第二端点角对应的目标差值并记录为第
i
‑1次迭代计算的第二目标差值，其中，所述第
i
‑1次迭代计算的第一端点角和所述第
i
‑1次迭代计算的第二端点角属于所述第一初始入射角区间或所述第二初始入射角区间，
i
为大于1的正整数；判断第
i
‑1次迭代计算的所述第二目标差值是否大于第一阈值；在第
i
‑1次迭代计算的所述第二目标差值大于所述第一阈值的情况下，将所述第
i
‑1次迭代计算的第二端点角赋值给第
i
‑1次迭代计算的第一端点角，得到第
i
次迭代的第一端点角；根据所述第
i
‑1次迭代计算的第一端点角
、
所述第
i
‑1次迭代计算的第二端点角
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李醒飞，郑宇鸿，徐佳毅，黄子安，饶钰涵，文艺成，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：