[发明专利]一种基于侧扫声呐的海底目标定位方法和定位系统

权利要求书

1.一种基于侧扫声呐的海底目标定位方法，所述侧扫声呐安装于船体外侧，其特征在于，包括：

(1)获取侧扫声呐的经纬度信息、船体姿态信息和侧扫声呐至海底平面的高度信息，得到声呐源的位置信息：

X_g1＝[x_g1 y_g1 H_g1 φ_pg1 φ_yg1 φ_rg1]

其中x_g1、y_g1分别为侧扫声呐的经纬度，H_g1为声呐源至海底平面的高度，φ_pg1、φ_yg1、φ_rg1分别为船体在世界坐标系下的俯仰角、偏航角和横滚角；

(2)计算姿态矫正矩阵T：

(3)以声呐源为原点，水平面上与航行方向垂直的方向为x轴，船航行方向为y轴，z轴与x轴和y轴成右手定则关系，建立声呐源坐标系C_S，确定海底目标相对于声呐源的位置信息：

X₁₂＝[x₁₂ y₁₂ H₁₂ φ_p12 φ_y12 φ_r12]

其中x₁₂为x轴上海底目标到声呐源的水平距离，计算公式为：

其中R₁₂为侧扫声呐发射信号倾斜距离，H₁₂为声呐源至海底平面水深距离，H₁₂＝H_g1；y₁₂是y轴上海底目标到声呐源的水平距离，y₁₂＝0；φ_p12,φ_y12,φ_r12分别为海底目标与C_S的x轴、y轴、z轴的夹角，计算如下：

其中atan2为计算反正切，atan2(α,β)为计算的反正切，且返回值在(-π,π)之间；

(4)利用姿态矫正矩阵T对海底目标的位置信息进行修正，得到海底目标在世界坐标系下的位置信息。

2.根据权利要求1所述的海底目标定位方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：

(4.1)对海底目标相对于声呐源的位置信息进行修正：

其中x′₁₂、y′₁₂分别为修正后的x轴和y轴上海底目标到声呐源的水平距离，H′₁₂为修正后的声呐源至海底平面水深距离；

(4.2)计算世界坐标系下海底目标的位置：

其中x_g2、y_g2分别为海底目标的经纬度，H_g2为声呐源至海底平面的高度；

(4.3)计算海底目标的角度参数：

其中atan2为计算反正切，atan2(α,β)为计算的反正切，且返回值在(-π,π)之间，φ_pg2、φ_yg2、φ_rg2分别为海底目标与世界坐标系的三个坐标轴的夹角；

得到海底目标在世界坐标系下完整的位置信息：

X_g2＝[x_g2 y_g2 H_g2 φ_pg2 φ_yg2 φ_rg2]。

3.根据权利要求1所述的海底目标定位方法，其特征在于，还包括根据侧扫声呐接收到的海底声呐数据得到声呐图像，将定位的海底目标在世界坐标系下完整的位置信息标注在所述声呐图像上。