[发明专利]一种基于深度信息的超短基线定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于深度信息的超短基线定位系统，其特征在于，该系统包括超短基线平面阵、水下应答器、捷联惯导系统SINS和多普勒计程仪DVL；所述超短基线平面阵为五元十字阵，安装在母船船底或者水面浮标底部，由四个接收水听器和一个发射换能器组成，发射换能器位于平面十字阵的原点处，每条轴上以原点为中心对称安装两个接收水听器，所有接收水听器到原点距离相等；所述水下应答器安装在水下移动目标载体上；所述超短基线平面阵和水下应答器均集成有压力传感器；所述捷联惯导系统SINS安装在水下移动目标载体上，获得速度、姿态信息；所述多普勒计程仪DVL安装在水下移动目标载体上，获得水下载体相对于海底的速度信息。

2.一种应用权利要求1所述系统的超短基线定位方法，其特征在于，包括：

(1)在5000m作用距离、1000m深度范围内，水下应答器接收一次声学信号唤醒之后按预先设定的时间间隔发射声信号；水下应答器发射的信号为复杂宽带编码信号；

(2)超短基线平面阵上的四个接收水听器接收所述水下应答器发射的复杂宽带编码信号，通过宽带编码信号的多普勒补偿与快速相关技术，计算同轴的两个接收水听器接收到信号的时间差；根据时间差获得水下应答器的方位角；

(3)分别根据压力传感器获得超短基线平面阵和水下应答器的深度信息，从而得到超短基线平面阵和水下应答器的深度差信息；

(4)根据步骤(2)获得的方位角信息和步骤(3)获得的深度差信息，通过几何关系获得所述水下应答器的相对位置信息，实现免询问快速定位功能；

(5)根据水下移动目标载体上的捷联惯导系统SINS获得速度、姿态信息；

(6)根据水下移动目标载体上的多普勒计程仪DVL获得水下载体相对于海底的速度信息；

(7)利用卡尔曼滤波器融合步骤(4)获得的相对位置信息、步骤(5)获得的速度及姿态信息、步骤(6)获得的相对速度信息，然后经过航位推算实现水下移动目标载体的精确定位。

3.根据权利要求2所述的超短基线定位方法，其特征在于，所述步骤(4)得到水下应答器的相对位置信息后，还包括对相对位置信息进行修正的步骤，以提高超短基线在复杂浅海环境中的水下定位精度：

a)根据海洋环境效应分析结果及其环境自适应处理技术，抑制折射、反射、散射等现象引起的不良影响；

b)根据复杂宽带编码信号进行多途信道估计；

c)根据RAKE接收、时间反转原理提高超短基线的水声信道适应能力。