[发明专利]一种基于旋转式基元复用的超短基线定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于旋转式基元复用的超短基线定位系统，其特征在于，所述系统包括水下信标模块、USBL接收基阵模块、USBL定位解算模块，其中，

所述水下信标模块用于向USBL接收基阵模块发出水声信号，水下信标装载在被定位目标上；

所述USBL接收基阵模块包括第一基元E₁、第二基元E₂，用于接收来自目标信标发出的水声信号，并完成相位差的测定；

所述USBL定位解算模块用于根据相位差及基阵与信标之间的垂直方向深度间距进行USBL定位解算；

所述的USBL接收基阵模块、水下信标模块都安装有深度计；

所述定位系统的定位方法包括以下步骤：

(1)水下信标将自身的深度值h_b通过水声通信发送给USBL接收基阵模块，USBL定位解算模块记录下深度值h_b，USBL接收基阵模块上的深度计测出基阵USBL坐标原点的深度值h_a，基阵与信标之间的垂直方向深度间距为h＝h_b-h_a；

(2)将第一基元E₁、第二基元E₂分别置于USBL坐标系的x轴的正、负半轴上，测量E₁、E₂之间的相位差

(3)USBL接收基阵绕y轴在XOZ平面内顺时针旋转90度，分别将第一基元E₁、第二基元E₂旋转到第三基元E₃和第四基元E₄的位置，对基元E₃、E₄进行相位差测量；

(4)USBL定位解算模块根据深度间距值h，x轴上E₁、E₂两基元的相位差以及z轴上E₃、E₄两基元的相位差对水下目标进行x方向上的USBL定位解算；

(5)USBL接收基阵绕x轴在YOZ平面内顺时针旋转90度，分别将第三基元E₃、第四基元E₄旋转到第五基元E₅、第六基元E₆的位置，对基元E₅、E₆进行相位差测量；

(6)USBL定位解算模块根据深度间距值h，y轴上两基元的相位差以及z轴上两基元的相位差进行y方向上的USBL定位解算；

(7)USBL定位解算模块根据深度间距值h进行z方向上的USBL定位解算。

2.根据权利要求1所述的基于旋转式基元复用的超短基线定位系统，其特征在于，所述第一基元E₁、第二基元E₂之间采用刚性连接杆连接。

3.根据权利要求1所述的基于旋转式基元复用的超短基线定位系统，其特征在于，所述USBL接收基阵模块中由2个基元组成的基阵安装在旋转装置上，可实现分别绕x，y，z轴旋转。

4.根据权利要求1所述的基于旋转式基元复用的超短基线定位系统，其特征在于，所述系统还包括：GNSS接收模块、姿态测量模块，

所述GNSS接收模块用于提供在大地坐标系下接收机的位置值；

所述姿态测量模块用于为USBL接收基阵提供姿态值。