[实用新型]超短基线安装误差校准装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水声定位技术领域，涉及水声定位系统的安装误 差校准装置，具体指一种超短基线安装误差校准装置。

背景技术

水下定位导航技术是一切海洋开发活动和海洋高技术发展的基 本前提，海洋领域的开发和军事需求推动了水下高精度定位技术的发 展，超短基线声学定位系统的应用开发和技术研究在现代化海洋科学 中起着重要作用。超短基线是一种常见的水声定位技术，与其它基线 相比，超短基线定位系统基线基阵尺寸小，易于安装，但由于远距离 误差发散快，超短基线作用距离短，所以精度通常也不高。安装超短 基线定位系统进行水下声学定位测量过程中，很难保证换能器声学中 心与转台中心之间三坐标完全重合，各个传感器的坐标系统并不能重 合一致，它们之间因平移或旋转存在系统偏差，这些偏差是导致超短 基线水声定位系统定位误差的一个重要原因，必须对其进行校准。如 何快速、有效地对超短基线定位系统进行安装校准，是提高整个定位 系统定位精度和设备可操作性的一个重要方面。

传统的安装误差校准方法是将声头刚性安装在试验船上，并在声 头正上方架设RTKGPS和罗径，将应答器沉入水底，试验船按照预 定路线(田字格或者S型)绕着应答器进行航行，在每个航迹位置， 定位系统与应答器进行应答，确定基阵坐标系下的应答器位置，同时 记录航迹各个测量点上的GPS位置(DGPS接收设备或者RTK设备 最佳)和方位/姿态数据。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，再将此值代入即可进行精确定位。传统的 安装误差校准方法虽能在一定程度上校正安装误差，但也存在一些以 下所述的固有缺陷：1)实践安装误差校准实验并不简易可行；由于 RTKGPS、罗径和声头刚性固定在试验船上，试验船需要绕着沉入水 底的应答器按照既定的路线航行；一方面这在湖上或是海上都是较难 实现的，另一方面实验成本较高，影响实验的可实施性；2)RTKGPS 自身带有误差；由于需要利用RTKGPS记录航迹各个测量点上的 GPS值，所以RTKGPS的自身误差同样得纳入定位系统的安装误差 内；3)罗径亦存在安装误差，因为罗径架设在声头正上方而不是集 成到声头内部，这样每次安装罗径都会产生安装误差。为了克服现有 超短基线系统传统安装误差校准方法存在的以上几个固有缺点，亟需 提出一个全新的安装误差校准方法。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提出了一种全新的超短基线安装 误差校准装置，有效简化了水声定位系统安装误差校准的实验操作流 程，降低了实验难度，并从根本上消除了因误差校准装置存在自身固 有误差而影响校准精度的技术问题。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种超短基线安装误差校准装置，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。

作为本校准装置的优化方案，所述光纤罗径一体化集成在声头内 部。

作为本校准装置的优化方案，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I、II、III，其中转轴I顶部固定连接 有U形架，U形架上端设有可旋转的转轴II，转轴II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 III，转轴III固定连接小矩形旋转支架，所述声头通过转轴III固定安 装在小矩形旋转支架内，在矩形旋转平面内转轴II与转轴III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。

作为本校准装置的优化方案，所述声头为便携式声头。

本实用新型的有益效果是：