[发明专利]一种发射点与接收点之间水平距离的确定方法及系统

说明书

本发明公开一种发射点与接收点之间水平距离的确定方法及系统。方法包括：获取发射点深度值和接收点深度值；根据所述发射点深度值和所述接收点深度值，确定声速剖面面积；根据所述声速剖面面积，确定声速梯度；根据所述声速梯度，确定发射点与接收点之间的水平距离。采用本发明的方法或系统不再需要计算连接发射点和接收点的本征声线的掠射角，能够直接由传播时间转换为水平距离，进而快速高效的计算出发射点与接收点之间水平距离。

技术领域

本发明涉及声速传播领域，特别是涉及一种发射点与接收点之间水平距离的确定方法及系统。

背景技术

在海洋中，声波的传播速度(声速)受海水温度、盐度和压力(深度)的影响。由于海水中温度、盐度的不均匀分布，造成声速分布的不均匀；海水介质的垂直分层特性，使得声速具有缓慢时变的垂直分布性质。除了风浪充分搅拌的表层海水，或极区低温海水，其声速剖面呈现一定的等梯度外，实际声速剖面的垂直变化(声速梯度)非常复杂。由射线声学可知，在海洋中传播的声线是弯曲的，且声速沿垂直深度变化越快，声线就越弯曲。声线弯曲意味着声信号从发射点到接收点的传播距离大于发射点与接收点之间的直线距离，而且在空间不同的位置，声线弯曲影响的程度是不一样的。

当对定位系统的定位精度要求不高，或水下声速分布比较简单时，常用一个近似函数来逼近声速剖面或声线形状，实现快速的水下测距和定位。然而，受时变性与空变性影响，实际声速剖面非常复杂，声速分布往往无法实现精确的函数表达。声速在垂直方向的不均匀分布以及由此产生的声线弯曲，对定位系统的测距精度和定位精度均会产生很大程度的影响。因此，必须对声线弯曲进行修正。基于平均声速(恒定声速)来计算空间所有位置的距离已经远远不能满足高精度定位的需求。为此，声线跟踪技术被广泛的应用到水声测距和水声定位领域。声线跟踪技术利用分层近似、逐层计算的方法对声线弯曲进行补偿，从而达到改善水声定位系统定位精度的目的。但是声线跟踪技术需要在定位精度与运算量之间进行平衡，给实际应用带来了很大制约。

发明内容

本发明的目的是提供一种发射点与接收点之间水平距离的确定方法及系统，能够快速高效的计算出发射点与接收点之间水平距离。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种发射点与接收点之间水平距离的确定方法，所述方法应用于一种发射点与接收点之间水平距离确定装置，所述装置包括发射点、接收点和水下移动载体，所述发射点安装在海面固定平台上，所述接收点安装在所述水下移动载体上；所述发射点是固定不动的，所述接收点能够跟随所述水下移动载体移动，所述水下移动载体能够实时测量深度和声速，包括：

获取发射点深度值和接收点深度值；

根据所述发射点深度值和所述接收点深度值，确定声速剖面面积；

根据所述声速剖面面积，确定声速梯度；

根据所述声速梯度，确定发射点与接收点之间的水平距离。

可选的，所述根据所述发射点深度值和所述接收点深度值，确定声速剖面面积，具体包括：

根据公式确定声速剖面面积S_a；

其中，S_a为声速剖面面积，z₀为发射点深度，z_B为接收点深度，c(z)为发射点深度与接收点深度之间的声速剖面；

将转化为计算，其中S_a,k为k时刻的声速剖面面积，在计算k+1时刻时采用下列公式：

来计算k+1时刻的声速剖面面积；

其中，Δz_k为接收点深度由k时刻到k+1时刻的变化量；ΔS_k+1为由k时刻到k+1时刻面积变化量。