基于北斗定位系统的水下定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110824430A(43)申请公布日2020.02.21(21)申请号201911148838.4(22)申请日2019.11.21(71)申请人桂林电子科技大学地址541004广西壮族自治区桂林市金鸡路1号(72)发明人王子民彭正政刘振丙蓝如师汪华登罗笑南(74)专利代理机构桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司45112代理人刘梅芳(51)Int.Cl.G01S5/30(2006.01)G01S19/48(2010.01)权利要求书1页说明书3页附图5页(54)发明名称基于北斗定位系统的水下定位方法(57)摘要本发明公开了一种基于北斗定位系统的水下定位方法，包括如下操作步骤：S1：长基线定位：将换能器安装在船体上，向位置已知的固定在海底的应答器发出测量信号；S2：短基线定位：将3个以上换能器固定在船体上组成声基阵，由声基阵内的一个换能器向应答器发出测量信号，测量信号经应答器接收后反馈发送至声基阵内所有换能器；S3：超短基线定位：超短基线的所有声单元集中安装在一个收发器中，组成声基阵，通过测定声单元的相位差来确定换能器到目标的方位。本发明可以通过北斗提供实时高精度的空间坐标基准，对于水下跟踪、导航应用，通过浮标北斗的单点定位提供的空间坐标即可以实现水下米级定位，提高水下定位精度。CN110824430ACN110824430A权利要求书1/1页1.一种基于北斗定位系统的水下定位方法，其特征在于：包括如下操作步骤：S1：长基线定位：将换能器安装在船体上，向位置已知的固定在海底的应答器发出测量信号，应答器之间的距离构成长基线，长度大于100米，测量信号经应答器接收后反馈发送至换能器，形成测量中的前方或后方交会对目标定位；S2：短基线定位：将3个以上换能器固定在船体上组成声基阵，换能器之间的距离大于10m，由声基阵内的一个换能器向应答器发出测量信号，测量信号经应答器接收后反馈发送至声基阵内所有换能器，得到一个斜距观测值和不同于这个观测值的多个斜距值，系统根据基阵相对船坐标系的固定关系，配以外部传感器观测值，计算得到目标的大地坐标；S3：超短基线定位：超短基线的所有声单元集中安装在一个收发器中，组成声基阵，声单元之间的相互位置精确测定，组成声基阵坐标系，声基阵坐标系与船的坐标系之间的关系要在安装时精确测定，通过测定声单元的相位差来确定换能器到目标的方位，包括垂直和水平角度，换能器与目标的距离通过测定声波传播的时间，再用声速剖面修正波束线，确定距离。2.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位系统的水下定位方法，其特征在于：步骤S1中应答器的数量至少设置3个。3.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位系统的水下定位方法，其特征在于：步骤S2中换能器的阵形为三角形或四边形，换能器之间的相互关系预先确定，组成声基阵坐标系。4.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位系统的水下定位方法，其特征在于：步骤S2中外部传感器观测值包括GPS、MRU、Gyro提供的船的位置、姿态、船艏向值。5.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位系统的水下定位方法，其特征在于：步骤S3中声单元至少设置3个。6.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位系统的水下定位方法，其特征在于：步骤S3中声基阵坐标系与船的坐标系之间的关系包括X轴、Y轴、Z轴偏差和姿态偏差，即声基阵的安装偏差角度：包括横摇、纵摇和水平旋转。2CN110824430A说明书1/3页基于北斗定位系统的水下定位方法技术领域[0001]本发明属于水下定位技术领域，具体涉及一种基于北斗定位系统的水下定位方法。背景技术[0002]现有的定位系统中，长基线定位系统缺点：系统复杂且操作繁琐，声基阵数量庞大，造价高，需要长时间的不舍和回收海底基阵，需要详细对海底声基阵校准测量。[0003]短基线定位系统缺点：深水测量要求高精度，极限距离必须大于40米，在安装系统时，换能器必须在船坞进行严格校准。[0004]超短基线定位系统缺点：系统安装后的校准需要非常准确，而这往往难以达到，测量目标的绝对位置精度依赖于外围设备精度—电罗经、姿态传感器和深度传感器。[0005]因此，有必要提出一种基于北斗定位系统的水下定位方法，解决上述问题。发明内容[0006]本发明的目的在于提供一种基于北斗定位系统的水下定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。[0007]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗定位系统的水下定位方法，包括如下操作步骤：S1：长基线定位：将换能器安装在船体上，向位置已知的固定在海底的应答器发出测量信号，应答器之间的距离构成长基线，长度大于100米，测量信号经应答器接收后反馈发送至换能器，形成测量中的前方或后方交会对目标定位；S2：短基线