一种水下多缆声学网络定位方法.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CN106443792A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201610899915.X(22)申请日2016.10.14(71)申请人中国船舶工业系统工程研究院地址100094北京市海淀区丰贤东路1号(72)发明人颜晗华波宋明玉陈国才李遥高菲韦佳利(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人杨春颖(51)Int.Cl.G01V1/38(2006.01)权利要求书3页说明书12页附图6页(54)发明名称一种水下多缆声学网络定位方法(57)摘要本发明提出一种水下多缆声学网络定位方法，提供一种新的多频实时数据获取方式和全局解算方法，首先根据水下多缆声学网络定位系统的组网方式确定轮询方案；其次采用多频实时数据获取模型获取指定接收水鸟与发射水鸟的时域信号，若直达信号与多途信号能分开，则提取直达信号，若直达信号与多途信号重叠，则采用另一种抗多途方案去掉多途信号；最后采用全局解算算法定位各水鸟位置。本发明所述多频实时数据获取技术的优点是：所有发射水鸟和接收水鸟可以同时进行工作，大大提高了拖缆系统的效率，缩短了定位解算的时间，提高了声学网络定位系统的抗多途干扰效果，采用全局解算算法减小了定位误差。CN106443792ACN106443792A权利要求书1/3页1.一种水下多缆声学网络定位方法，其特征在于包括：确定水下多缆声学网络定位系统的组网方式阶段、多频实时数据获取阶段、抗多途干扰阶段和全局解算求解接收水鸟的位置信息阶段；所述确定海上拖缆系统的组网方式阶段步骤如下：(1)确定海上拖缆系统中拖缆数量和每条拖缆上的发射水鸟和接收水鸟的数量，确定每条拖缆的长度；所述发射水鸟能够发射声信号，接收水鸟能够接收声信号；同一条拖缆上的发射水鸟设置相同的发射频率，不同拖缆上的发射水鸟设置不同的声信号发射频率；(2)在接收到指令后，得到某个接收水鸟收到的某发射频率的发射水鸟发射的直接到达该接收水鸟的直达信号和经海面反射到达该接收水鸟的多途信号；所述多频实时数据获取阶段步骤如下：(3)判断步骤(2)该接收水鸟收到的该发射频率的发射水鸟发射的直接到达该接收水鸟的直达信号和经海面反射到达该接收水鸟的多途信号能否在时域上分开；若能够在时域上分开，进行步骤(4)；若在时域上分不开即产生重叠，进行步骤(5)；所述抗多途干扰阶段步骤如下：(4)获取步骤(3)该接收水鸟接收到的该发射水鸟发射的声信号的直达时间ti；(5)采用抗多途干扰方法，获取步骤(3)该接收水鸟接收到的该发射水鸟发射的声信号的直达时间ti；所述全局解算求解接收水鸟的位置信息阶段步骤如下：(6)根据步骤(5)得到的直达时间ti，和声速c，进行全局结算，确定某接收水鸟与某发射水鸟的相对距离。2.根据权利要求1所述的一种水下多缆声学网络定位方法，其特征在于：所述步骤(2)中在接收到指令后，得到某接收水鸟收到的某发射频率的发射水鸟发射的直接到达该接收水鸟的直达信号和经海面反射到达该接收水鸟的多途信号，步骤如下：在接收到指令后，向每条拖缆的发射水鸟和接收水鸟发出统一的启动脉冲，使每条拖缆的各个发射水鸟和接收水鸟启动，在接收到启动脉冲信号后，发射水鸟和接收水鸟开始工作，每条拖缆的发射水鸟同时工作，发出不同频率的声信号，接收水鸟接收声信号；将该接收水鸟收到的声信号脉冲以该发射水鸟发射的声信号的发射频率为中心频率，进行窄带滤波后再放大，得到该发射频率的时域脉冲信号，该时域脉冲信号包括该发射水鸟发射的直接到达该接收水鸟的直达信号和经海面反射到达该接收水鸟的多途信号；遍历所有接收水鸟和发射水鸟，得到拖缆上各个接收水鸟收到的各发射水鸟发射的时域脉冲信号。3.根据权利要求1所述的一种水下多缆声学网络定位方法，其特征在于：所述步骤(2)中在接收到指令后，得到某个接收水鸟收到的某发射频率的发射水鸟发射的直接到达该接收水鸟的直达信号和经海面反射到达该接收水鸟的多途信号，步骤如下：在接收到指令后，将每根拖缆分成N阶，每阶拖缆的第一个水鸟为发射水鸟，每阶其余水鸟为接收水鸟；对某一阶拖缆进行定位时，除这一阶的发射水鸟、接收水鸟开始工作外，拖缆的其它阶所有发射水鸟和接收水鸟关闭，即所有拖缆的第一阶中的发射水鸟先发射声信号，所有拖缆的第一阶中的接收水鸟接收声信号，然后所有拖缆的第二阶中的发射水鸟再发射声信号，所有拖缆的第二阶中的接收水鸟接收声信号，以此类推，直至所有拖缆的第N个阶中的发射水鸟发射声信号，所有拖缆的第N阶中的接收水鸟接收声信号；将该接收水2CN106443792A权利要求书2/3页鸟收到的声信号脉冲以该发射水鸟发射的声信号的发射频率为中心频率，进行窄带滤波后再放大，得到该发射频率的时域脉冲信号，这些发射频率的时域脉冲信号包括该