水下传感节点的声学定位方法、装置、设备和介质.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115963445A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202310005718.9(22)申请日2023.01.04(71)申请人中国科学院声学研究所地址100190北京市海淀区北四环西路21号(72)发明人鄢社锋毛琳琳王春玮(74)专利代理机构北京亿腾知识产权代理事务所(普通合伙)11309专利代理师陈霁(51)Int.Cl.G01S1/76(2006.01)权利要求书2页说明书16页附图4页(54)发明名称水下传感节点的声学定位方法、装置、设备和介质(57)摘要本申请提供一种水下传感节点的声学定位方法、装置、电子设备和存储介质。方法包括：计算信标发出的声信号到达水下传感节点的到达时刻，得到到达时刻估计向量；观测到达时刻，得到到达时刻观测向量；根据到达时刻估计向量和到达时刻观测向量，构建到达时刻目标函数；计算声信号到达水下传感节点的水平入射角，得到水平入射角估计向量；观测水平入射角，得到水平入射角观测向量；根据水平入射角估计向量和水平入射角观测向量，构建水平入射角目标函数；组合到达时刻目标函数和水平入射角目标函数，得到融合目标函数；根据融合目标函数，计算水下传感节点的位置。根据本申请，能够减小声信号的多途效应的影响，提高水下节点的定位精度。CN115963445ACN115963445A权利要求书1/2页1.一种水下传感节点的声学定位方法，包括：计算信标发出的声信号到达所述水下传感节点的到达时刻，得到到达时刻估计向量；观测所述到达时刻，得到到达时刻观测向量；根据所述到达时刻估计向量和所述到达时刻观测向量，构建到达时刻目标函数；计算所述声信号到达所述水下传感节点的水平入射角，得到水平入射角估计向量；观测所述水平入射角，得到水平入射角观测向量；根据所述水平入射角估计向量和所述水平入射角观测向量，构建水平入射角目标函数；组合所述到达时刻目标函数和所述水平入射角目标函数，得到融合目标函数；根据所述融合目标函数，计算所述水下传感节点的位置。2.根据权利要求1所述的声学定位方法，其中，所述观测所述到达时刻，得到到达时刻观测向量，包括：根据前序定位周期中对所述到达时刻的观测，预测当前定位周期中的所述到达时刻；根据当前定位周期中观测到的符合预测的所述到达时刻，得到所述到达时刻观测向量。3.根据权利要求1所述的声学定位方法，其中，所述观测所述水平入射角，得到水平入射角观测向量，包括：根据所述水下传感节点上安装的超短基线系统测得的水平入射角，得到所述水平入射角观测向量。4.根据权利要求1所述的声学定位方法，其中，所述根据所述到达时刻估计向量和所述到达时刻观测向量，构建到达时刻目标函数，包括：根据所述到达时刻估计向量与所述到达时刻观测向量的差，得到第一向量；令所述到达时刻目标函数为第二向量，使得所述第一向量的模的平方等于所述第二向量的模的平方。5.根据权利要求4所述的声学定位方法，其中，所述根据所述水平入射角估计向量和所述水平入射角观测向量，构建水平入射角目标函数，包括：根据所述水平入射角估计向量与所述水平入射角观测向量的差，得到第三向量；令所述水平入射角目标函数为第四向量，使得所述第三向量的模的平方等于所述第四向量的模的平方。6.根据权利要求5所述的声学定位方法，其中，所述组合所述到达时刻目标函数和所述水平入射角目标函数，得到融合目标函数，包括：将所述第二向量和所述第四向量组成第五向量，所述第五向量为所述融合目标函数。7.根据权利要求6所述的声学定位方法，其中，所述根据所述融合目标函数，计算所述水下传感节点的位置，包括：通过求解所述第五向量的模的平方的最小值，得到所述水下传感节点的位置。8.一种水下传感节点的声学定位装置，包括：第一计算模块，用于计算信标发出的声信号到达所述水下传感节点的到达时刻，得到到达时刻估计向量；第一观测模块，用于观测所述到达时刻，得到到达时刻观测向量；2CN115963445A权利要求书2/2页第一构建模块，用于根据所述到达时刻估计向量和所述到达时刻观测向量，构建到达时刻目标函数；第二计算模块，用于计算所述声信号到达所述水下传感节点的水平入射角，得到水平入射角估计向量；第二观测模块，用于观测所述水平入射角，得到水平入射角观测向量；第二构建模块，用于根据所述水平入射角估计向量和所述水平入射角观测向量，构建水平入射角目标函数；组合模块，用于组合所述到达时刻目标函数和所述水平入射角目标函数，得到融合目标函数；位置计算模块，用于根据所述融合目标函数，计算所述水下传感节点的位置。9.一种电子设备，包括：处理器；存储器；应用程序，所述应用程序存储在所述存储器中，并配置成由所述处理器执行，所述应用程序包括用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的水下传感节