[发明专利]海底声呐基准信标定位方法、装置以及海底定位系统

说明书

本发明适用声呐技术领域，提供海底声呐基准信标定位方法、装置及海底定位系统，包括：根据测量船姿态数据、杠杆臂信息及GNSS天线坐标，确定换能器坐标并进行历元匹配处理；根据声速剖面数据及声学测时数据，确定换能器声信号发射时刻与接收时刻和海底基准信标之间的往返声速声径距离；根据换能器坐标、海底声呐基准信标概略坐标及声速剖面数据，对往返声速声径距离进行声线弯曲修正处理；根据换能器坐标、海底声呐基准信标概略坐标及往返声速声径距离，构建双程声径模型定位海底声呐基准信标。本发明通过对多源数据进行预处理控制数据质量，顾及声信号传播过程中换能器位置的变化，通过声线跟踪进行声线弯曲修正，削弱误差影响，提高定位精度。

技术领域

本发明属于声呐技术领域，尤其涉及一种海底声呐基准信标定位方法、装置以及海底定位系统。

背景技术

随着GNSS技术的发展，陆地上的大地基准网布设较为完善；但因为卫星发射的电磁波在水中衰减明显，无法穿透较深水层，传统卫星定位手段无法直接用来进行海底大地基准网的构建。海底大地基准网是由一组布设在海底的声学基准站组成，组建类似GNSS星座的定位系统。海底大地基准网的布设和构建离不开对各个海底基准站的高精度定位，海底基准站配备有声呐基准信标，确切地讲，离不开对各个海底声呐基准信标的准确定位。

目前，海底声呐基准信标定位主要采用测量船围绕海底声呐基准信标按照圆测线或往复折线等设计测线在海面上走航。利用搭载的换能器对海底声呐基准信标发送声学询问信号，待海底海底声呐基准信标接收后再反馈回声学信号，再被换能器接收，可以确定出声信号传播时间，从而完成一个声学观测测回。换能器各时刻的位置都可以由高精度GNSS技术确定，通常为了简便，认为声学换能器在信号发射和接收时刻位置不变。声信号单程传播时间和声速可以确定出单程声径距离，采用多个测回的声径距离进行距离交会，可确定出海底声呐基准信标的位置，目前这种定位方法应用最为广泛。但是这种方法基于声学观测的时间的单程距离解算，忽略了测量船持续走航引起的换能器在声脉冲信号传播过程中的位置移动，进而会限制海底声呐基准信标定位精度，不能满足高精度水下定位需求。

由此可见，现有的海底声呐基准信标定位方法存在对海底声呐基准信标定位精度低，不能满足高精度水下定位需求的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种海底声呐基准信标定位方法，旨在解决现有的海底声呐基准信标定位方法存在对海底声呐基准信标定位精度低，不能满足高精度水下定位需求的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种海底声呐基准信标定位方法，包括：

获取多源数据包括测量船姿态数据、杠杆臂信息、GNSS天线坐标、海底声呐基准信标概略坐标、声学测时数据以及声速剖面数据；

根据所述测量船姿态数据、杠杆臂信息以及GNSS天线坐标，确定换能器声信号发射时刻与接收时刻下的换能器坐标，并对所述换能器坐标进行历元匹配处理，得历元匹配处理后的换能器坐标；

根据所述声速剖面数据以及声学测时数据，确定换能器声信号发射时刻与接收时刻和海底基准信标之间的往返声速声径距离；

根据所述历元匹配处理后的换能器坐标、海底声呐基准信标概略坐标以及声速剖面数据，对所述往返声速声径距离进行声线弯曲修正处理；

根据所述换能器声信号发射时刻与接收时刻下的换能器坐标、海底声呐基准信标概略坐标以及声线弯曲修正处理后的往返声速声径距离，构建双程声径模型；

对所述双程声径模型进行求解，确定所述海底声呐基准信标的位置坐标。

本发明实施例的另一目的在于一种海底声呐基准信标定位系统，包括：

多源数据采集单元，用于获取多源数据，所述多源数据包括测量船姿态数据、杠杆臂信息、GNSS天线坐标、海底声呐基准信标概略坐标、声学测时数据以及声速剖面数据；