[发明专利]超短基线安装误差校准装置及其方法

权利要求书

1.一种超短基线安装误差校准装置，其特征在于：所述校准装置包括声头、应答器、三轴防水转台和光纤罗经，所述声头通过法兰盘刚性固定在三轴防水转台上，三轴防水转台在空间坐标系内具有互相垂直的X、Y、Z轴三个方向的旋转自由度，三轴防水转台水平固定在测试水池的池底；应答器通过航车和支架刚性固定后放入测试水池中，并由声头对其定位；光纤罗经通过电缆与甲板处理单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种超短基线安装误差校准装置，其特征在于：所述光纤罗径一体化集成在声头内部。

3.根据权利要求1或2所述的一种超短基线安装误差校准装置，其特征在于：所述三轴防水转台包括基座，基座上设有互相垂直的可旋转的转轴、、，其中转轴顶部固定连接有U形架，U形架上端设有可旋转的转轴，转轴固定连接大矩形旋转支架，大矩形旋转支架短边中心轴端设有可旋转的中心转轴，转轴固定连接小矩形旋转支架，所述声头通过转轴固定安装在小矩形旋转支架内，在矩形旋转平面内转轴与转轴互相垂直；每个轴的转动依靠伺服电机驱动，且三个转轴上均安装有用于测量旋转角度的高精度光电编码器。

4.根据权利要求1所述的一种超短基线安装误差校准装置，其特征在于：所述声头为便携式声头。

5.一种超短基线安装误差校准装置的校准方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1）应答器安装：将应答器用航车和支架刚性固定后放入测试水池中；

2）声头安装：将光纤罗经一体化集成到声头内部，声头通过法兰盘刚性固定在三轴防水转台上，三轴防水转台在空间坐标系内具有互相垂直的X、Y、Z轴三个方向的旋转自由度，每个转轴的转动依靠伺服电机驱动，且三个转轴上均安装有用于测量旋转角度的高精度光电编码器，三轴防水转台水平固定在水池底部，由声头对应答器进行定位；

3）数据采集：转台依照X、Y、Z轴的顺序分别进行旋转，绕其中一个轴旋转时另外两个轴固定不动，旋转时以固定步长从0度顺时针旋转到360度，再从360度逆时针旋转到0度，每转一个固定步长为一个测量点，在各个测量点上由声头对应答器进行定位，记录光电编码器的角度测量值，确定声学坐标系下应答器的位置数据，同时甲板处理单元输出光纤罗经的姿态数据；

4）数据处理：利用安装误差校准算法处理采集到的数据即可得到安装误差校准值。

6.根据权利要求5所述的超短基线安装误差校准装置的校准方法，其特征在于：所述三轴防水转台包括基座，基座上设有互相垂直的可旋转的转轴、、，其中转轴顶部固定连接有U形架，U形架上端设有可旋转的转轴，转轴固定连接大矩形旋转支架，大矩形旋转支架短边中心轴端设有可旋转的中心转轴，转轴固定连接小矩形旋转支架，所述声头通过转轴固定安装在小矩形旋转支架内，在矩形旋转平面内转轴与转轴互相垂直；每个轴的转动依靠伺服电机驱动，且三个转轴上均安装有用于测量旋转角度的高精度光电编码器。

7.根据权利要求5所述的超短基线安装误差校准装置的校准方法，其特征在于：上述步骤中的固定步长为15度。

8.根据权利要求5所述的超短基线安装误差校准装置的校准方法，其特征在于：通过校准前后的定位数据对比分析，校准后的定位结果方差较校准前减少50%以上且定位误差服从正态分布，相比校准前的数据更加聚焦，本校准方法有效可行。