申请/专利权人：江苏中海达海洋信息技术有限公司

申请日：2022-01-24

公开（公告）日：2024-01-12

公开（公告）号：CN114608567B

主分类号：G01C21/16

分类号：G01C21/16;G01S5/22

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.12#授权;2022.06.28#实质审查的生效;2022.06.10#公开

摘要：本发明公开了一种小俯仰角条件下的USBL定位方法。该方法包括在应答信号俯仰角小于设定阈值时，利用测量得到的声头坐标系下的应答信号方位角与组合惯导测量得到的声头姿态角，计算出地理坐标系下的应答信号方位角的正弦值和余弦值；计算声头与应答器的水平距离；根据地理坐标系下的应答信号方位角的正弦值和余弦值、声头应答器水平距离、声头的深度值、应答器的水深值以及GNSS定位模块测得的声头地理坐标计算应答器的地理坐标。本发明综合利用USBL系统直接测量到的应答信号方位角、传播时长和应答器深度值进行应答器地理坐标计算，解决了水平布置换能器阵列应答信号俯仰角测量误差较大问题，提高了定位精度。

主权项：1.一种小俯仰角条件下的USBL定位方法，其特征在于，包括：步骤1、在应答信号俯仰角小于设定阈值时，利用测量得到的声头坐标系下的应答信号方位角与组合惯导测量得到的声头姿态角，计算出地理坐标系下的应答信号方位角的正弦值和余弦值；步骤2、计算声头与应答器的水平距离；步骤3、根据地理坐标系下的应答信号方位角的正弦值和余弦值、声头应答器水平距离、声头的深度值、应答器的水深值以及GNSS定位模块测得的声头地理坐标计算应答器的地理坐标；所述步骤1具体包括：步骤1.1、基于直接测量得到的声头坐标系下应答信号的方位角，构造出声头坐标系下信号到达方向的单位矢量， ；其中，为直接测量得到的声头坐标系下应答信号的方位角，为转置矩阵；步骤1.2、基于组合惯导测量得到的声头姿态角度，将所述单位矢量转换至地理坐标系下为矢量， ；其中，为基于组合惯导测量得到的声头姿态角度构造出的声头坐标系转地理坐标系转换矩阵，xt、yt、zt为的三维坐标值；步骤1.3、基于地理坐标系下矢量的三维坐标计算地理坐标系下应答信号的方位角的正弦值和余弦值， ； ；其中，为地理坐标系下应答信号的方位角；所述步骤2包括不进行或进行声线修正计算声头应答器水平距离，不进行声线修正计算声头应答器水平距离具体如下：步骤211、基于应答信号传播时长与信号在水中的速度C计算声头应答器的距离， ；步骤212、基于声头的深度值与应答器的深度值计算二者的深度差， ；其中，为应答器的深度值，为声头的深度值；步骤213、计算声头与应答器的水平距离为， ；其中，为声头与应答器的水平距离；进行声线修正计算声头与应答器的水平距离具体如下：步骤221、设定初始试探性俯仰角等于利用应答信号直接测量得到的声头坐标系下的俯仰角，设定试探性俯仰角初始变化步长；步骤222、以声头的深度值为仿真信号初始发射水深、初始试探性俯仰角为仿真信号初始掠射角，结合测得的声速剖面值和信号传播时长为推算仿真信号到达的深度为及传播的水平距离为；步骤223、比较应答器深度值与仿真信号到达深度差的绝对值，并将所述绝对值与设定的精度阈值进行对比，若所述绝对值小于设定精度阈值，则判定当前的试探性俯仰角等于地理坐标系下应答信号的俯仰角，声头与应答器的水平距离等于当前推算出的仿真信号传播的水平距离，计算结束；步骤224、若所述绝对值不小于深度精度阈值，则记录应答器深度值与仿真信号到达深度的大小关系；步骤225、判定此次仿真信号探测是否为首次，是则跳转至步骤228，否则进行步骤226；步骤226、判定应答器深度测量值与仿真信号到达深度的大小关系是否与上次相反，若相同，则跳转至步骤228；若相反，则进行步骤227；步骤227、将试探性俯仰角变化步长减小；步骤228、比较本次应答器深度测量值与仿真信号到达深度的大小关系，若＜，则将初始试探性俯仰角增加一个步长，若＞，则将初始试探性俯仰角减小一个步长，并跳转至步骤222重复上述步骤。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 江苏中海达海洋信息技术有限公司 一种小俯仰角条件下的USBL定位方法

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