[发明专利]基于椭球腔模型的海域物体定位方法

权利要求书

1.基于椭球腔模型的海域物体定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01超声波传感器任意一节点发射超声波信号，其它节点接收直接发射的超声波以及被测物体反射回来的超声波；

S02分别包含有被测物体距发射点最近点和最远点且绕发射点与任意接收点连线旋转形成的两个椭球面，交集形成“椭球腔”；

S03改变接收点取得更多的“椭球腔”，“椭球腔”之间进行交集得出质心；

S04所得的质心形成质心群，求出质心群的质心；

S05以质心群的质心为球心，以距离发射点最近的点到球心的距离为半径形成的球形区域，以该球形区域作为该物体所在位置以及所在空间的模拟；

S06超声波阵列各节点进行遍历发射，按同样方法依序获取被测物体所在位置以及所在空间的模拟；

S07融合所有的获取的模拟球形区域，得到最终的物体检测图。

2.据权利要求1所述的基于椭球腔模型的海域物体定位方法，其特征在于，步骤S02通过以下方式实现：以节点I点发射为例，首先取I(x₁,y₁,z₁,)，J(x₂,y₂,z₂)，K(x₃,y₃,z₃)，B(x₄,y₄,z₄)为参考点，O(x,y,z)为待测物体距发射点I(x₁,y₁,z₁,)最近点，P(x′,y′,z′)为发射点I(x₁,y₁,z₁,)最远可达点，J点接收到I点发射的信号时刻和O点反射回来的信号时刻分别为t₁和t₁′，K点接收到I点发射的信号时刻和O点反射回来的信号时刻分别为t₂和t₂′，B点接收到I点发射的信号时刻和O点反射回来的信号时刻分别为t₃和t₃′；则：

d_ioj＝v·(t₁′-t₁)+d_ij，

d_iok＝v·(t₂′-t₂)+d_ik         (1)

d_iob＝v·(t₃′-t₃)+d_ib

则以I，J为焦点，O为椭球上任意一点可得椭球TQ_IOJ方程为:

(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2+(x-x2)2+(y-y2)2+(z-z2)2=dioj---(2)]]>

同理椭球TQ_IOK和椭球TQ_IOB方程分别为：

(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2+(x-x3)2+(y-y3)2+(z-z3)2=diok---(3)]]>

(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2+(x-x4)2+(y-y4)2+(z-z4)2=dioj---(4)]]>

联立方程(2)、(3)、(4)可得O(x,y,z)坐标；

同理，对于点I(x₁,y₁,z₁,)，J(x₂,y₂,z₂)，K(x₃,y₃,z₃)，B(x₄,y₄,z₄)为参考点，最远可达点P(x′,y′,z′)为椭球上一点，J点接收到I点发射的信号时刻和P点反射回来的信号时刻分别为t₄和t₄′，K点接收到I点发射的信号时刻和P点反射回来的信号时刻分别为t₅和t₅′，B点接收到I点发射的信号时刻和P点反射回来的信号时刻分别为t₆和t₆′，则可得反射路径长度分别为：

d_ipj＝v·(t₄′-t₄)+d_ij

d_ipk＝v·(t₅′-t₅)+d_ik        (5)

d_ipb＝v·(t₆′-t₆)+d_ib

基于三点的椭球TQ_IPJ、TQ_IPK和TQ_IPB方程分别为：

(x′-x1)2+(y′-y1)2+(z′-z1)2+(x′-x2)2+(y′-y2)2+(z′-z2)2=dipj---(6)]]>

(x′-x1)2+(y′-y1)2+(z′-z1)2+(x′-x3)2+(y′-y3)2+(z′-z3)2=dipk---(7)]]>

(x′-x1)2+(y′-y1)2+(z′-z1)2+(x′-x4)2+(y′-y4)2+(z′-z4)2=dipb---(8)]]>

联立方程(6)、(7)、(8)可得P(x′,y′,z′)坐标；

形成以发射点与任意接收点为两焦点，绕两焦点连线旋转的且分别包含有O,P的内外椭球面，所述内外椭球面交集形成“椭球腔”。