[发明专利]一种水下声学异步测距方法

说明书

本发明提供一种水下声学异步测距方法,属于水声测距技术领域，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；(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。本方法提高了利用射线声学模型搜索本征声线的速度，减少了计算的运算量。

技术领域

本发明设计属于水声测距技术领域，具体涉及一种水下声学异步测距方法。

背景技术

从海洋中获得更大的利益已成为21世纪的国家发展战略。水声技术作为一种先进的海中探测和通讯手段，被广泛地应用于海洋学科的各个领域。在水下观测、目标定位、水下机器人作业研究的过程中，均需要利用声纳进行水声定位。而水声测距的精度将直接影响着水声定位的精度，由此可见水声测距方法的探索和研究的重要性。

水声测距技术按照同步方式可分为同步测距和异步测距。同步测距要求收发两端保持高精度的同步时钟，发射端发射一个携带时标信息的脉冲，接收端根据接收时刻与发射时刻的差再结合声速就可获得距离信息。异步测距则通过收发两端的应答时间、水声传播速度结合收发两端的空间相对位置信息来解算两者的距离。一般来说，在同步时钟精度较高的情况下，同步测距精度会高于异步测距精度。但同步测距使用的同步时钟价格比较昂贵，所以研究一种高精度的异步测距方法是很有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水下声学异步测距方法。

本发明的技术方案具体如下；

一种水下声学异步测距方法,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；

(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。

有益效果

第一，本方法提出了快速声线跟踪方法，提高了利用射线声学模型搜索本征声线的速度，减少了计算的运算量。

第二，本方法结合水下声学异步测距的工作特点，在等效声速法测距的基础上，提出了一种新的计算声学距离的方法，在利用射线声学模型建立声传播时间表上，采用查表的方法，初步估计实际测量的声传播时间对应的水平距离，再结合快速声线跟踪法和线性插值方法修正此水平距离，从而更加准确地测量了距离，提高水下声学测距的精度。

附图说明

图1水下声学异步测距的流程图；

图2水下声学异步测距的布放示意图；

图3快速声线跟踪法的流程图；

图4基于快速声线跟踪的声学测距框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。