[发明专利]一种高精度深水发射阵及多元垂直接收阵阵元定位系统与方法

权利要求书

1.一种高精度深水发射阵及多元垂直接收阵阵元定位系统，其特征在于：包括校准装置(1)、深海应答器(2)、倾角和方位传感器(3)、潜标主体(4)、发射声源(5)、垂直接收阵阵元(6)和深海收发潜标(7)，深海应答器(2)布放在海底，并布置在长方形四个顶角上，位置校准装置(1)通过固定卡具安装在潜标主体(4)上的发射声源(5)附近，发射声源(5)附近通过固定卡具安装倾角和方位传感器(3)，需要实时获取位置的垂直接收阵阵元(6)在最远端通过固定卡具安装倾角和方位传感器(3)，除深海应答器(2)以外，一个位置校准装置(1)、以及安装在垂直接收阵阵元(6)处的至少三个倾角和方位传感器(3)均是深海收发潜标(7)上集成的部件。

2.根据权利要求1所述的高精度深水发射阵及多元垂直接收阵阵元定位系统，其特征在于：所述所述深海应答器(2)布放的长方形边长不小于1km。

3.根据权利要求1所述的高精度深水发射阵及多元垂直接收阵阵元定位系统，其特征在于：所述位置校准装置(1)、深海应答器(2)以及安装在垂直接收阵阵元(6)处的倾角和方位传感器(3)构成的深海垂直阵阵元监测组合方式，利用长基线定位系统进行主要设备即声源的定位，通过在发射声源(5)两端延伸的垂直接收阵阵元(6)布置，以及与垂直接收阵阵元(6)平行安装的倾角和方位传感器(3)计算阵元位置。

4.一种高精度深水发射阵及多元垂直接收阵阵元定位方法，其特征在于：主要包括以下步骤：

1)首先布放深海收发潜标(7)；

2)其次布放深海应答器(2)；

3)在布放完成后采用测量船对深海应答器(2)的布放位置进行测量；

4)深海应答器(2)位置确定后自主工作，与安装在深海收发潜标(7)的位置校准装置(1)进行“询问”-“应答”式的测距方式进行测距，进而利用深海应答器(2)的具体GPS位置信息解算位置校准装置(1)的具体GPS位置；

5)通过倾角和方位传感器(3)给出的横摇和纵倾以及倾角和方位传感器(3)的航向，确定深海收发潜标(7)阵“倒伏”方向，以及“倒伏”角度，结合垂直接收阵阵元(6)以及其相对于位置校准装置(1)的垂直距离，对垂直接收阵阵元(6)的可能位置采用以下公式进行估算，获得声传播试验所需要的发射时刻的声信号发射起始位置和接收时刻的垂直接收阵阵元位置，公式为：

其中R是安装倾角和方位传感器(3)的垂直接收阵阵元(6)位置概率圆直径,r是发射声源(5)位置概率圆直径,δθ是倾角和方位传感器(3)的倾角传感器最大角度误差,L是位置校准装置(1)和垂直接收阵阵元(6)的垂直距离。

5.根据权利要求4所述的高精度深水发射阵及多元垂直接收阵阵元定位方法，其特征在于：所述深海应答器(2)的布放位置测量体方式是采用测量船进行多点机动，并同时测量与单个深海应答器(2)的斜距，利用船载GPS、DGPS基站信号获得差分GPS位置信息定位信息以及与单个深海应答器(2)的斜距解算单个深海应答器(2)的具体GPS位置信息。