[发明专利]一种水下声学异步测距方法

权利要求书

1.一种水下声学异步测距方法,其特征在于，具体过程为：

(一)利用发射端的声速梯度仪测量海洋中的声速和深度，使用梯度判断法建立等效的分层声速剖面；

(二)结合声速剖面等声学参数，利用快速声线跟踪法，建立不同发射深度、不同接收深度下的不同水平距离下的声传播时间表；

(三)利用深度传感器测量发射端和接收端深度，并且采用水下声学异步测距方式，测量得到收发两端的声传播时间Δt；

(四)在声传播时间表中，利用查表法初步估计水平距离，再结合快速声线跟踪法和线性插值法修正此水平距离，从而获得发射端与接收端的距离；

所述步骤(四)中结合快速声线跟踪法和线性插值法修正此水平距离的过程为：

(a)利用线性插值计算临时水平距离R_temp；

其中，时间t_l和t_h为传播时间表中离Δt最近的时间，t_lΔtt_h，R_l和R_h为传播时间表中对应时间t_l和t_h的水平距离；

(b)利用快速声线跟踪法计算发射深度为h₁和接收深度为h₂，水平距离为R_temp的最早到达声线的时间t_t1和计算发射深度为h₂和接收深度为h₁，水平距离为R_temp的最早到达声线的时间t_t2，得到临时水平距离R_temp对应的声传播时间t_temp；

t_temp＝t_t1+t_t2

(c)比较Δt与t_temp的误差是否小于设定门限C，若Δt与t_temp的误差小于门限C，则临时水平距离R_temp赋值给发射端到接收端的水平距离R_s，停止计算；否则，比较临时声传播时间t_temp与Δt的大小，如果t_temp小于Δt，则将t_temp赋值给时间t_l；否则将t_temp赋值给时间t_h；然后返回步骤(a),利用线性插值计算临时水平距离R_temp；再执行步骤(b)，利用快速声线跟踪法计算声传播时间t_temp；继续比较Δt与t_temp的关系，最多计算N₁次，若第N₁次还不满足条件，则将此时的临时水平距离R_temp赋值给发射端到接收端的水平距离R_s，停止计算。

2.根据权利要求1所述的水下声学异步测距方法,其特征在于，所述步骤(一)的具体过程为：首先，利用声速梯度仪测量的前两组声速和深度计算声速梯度的初始值，并将第一组声速和深度记录到等效分层声速剖面；然后，依次计算相邻两组数据的声速梯度，判断声速梯度与声速梯度初始值的关系，若声速梯度与声速梯度初始值之间的误差大于门限，则更新声速梯度初始值，并将此时的声速和深度记录到等效分层声速剖面中；否则继续计算，直到判断完所有的声速值，将最后一组声速和深度记录到等效分层声速剖面中。

3.根据权利要求1所述的水下声学异步测距方法,其特征在于，所述步骤(二)的具体过程为：首先设置发射深度、接收深度以及水平距离的范围以及步长；然后利用快速声线跟踪，计算某一发射深度、某一接收深度下，某一水平距离下的最先到达声线的传播时间；不断改变发射深度、接收深度以及水平距离，从而得到不同发射深度、不同接收深度下，不同的水平距离对应的声传播时间。

4.根据权利要求1所述的水下声学异步测距方法,其特征在于，所述步骤(三)的具体过程为：发送端发送携带发送时间的通信测距信号，接收端接收到发送端发送的信号后记录信号的接收时间，利用深度传感器测量此时接收端的深度，然后向发射端发送携带发射时间、接收端接收时间以及接收端深度的应答声信号；发射端接收到接收端的应答信号后记录此时的接收时间，并利用深度传感器测量此时发射端的深度，然后利用发射端接收应答时间与发射端发射通信测距信号的发射时间，计算水下声学异步测距的时间。