[发明专利]一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法

权利要求书

1.一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，其特征在于，包括：

1)根据水平悬浮阵的结构建立坐标系，将水平悬浮阵的任意两个辅助传感器组之间的曲线作为该坐标系下的子曲线，建立子曲线的阵列状态函数；且建立子曲线的阵列状态函数时，任意第k个子曲线的阵列状态函数为：

上式中，x,y,z分别表示坐标系的x,y,z轴向方向，a_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的二次项系数，b_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的一次项系数，c_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，a_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的二次项系数，b_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的一次项系数，c_z,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数；

2)确定水平悬浮阵的辅助传感器组中的姿态传感器测量角度与阵形信息之间的关系；

3)根据姿态传感器测量角度与阵形信息之间的关系、水平悬浮阵的约束条件，得到每一段子曲线的欠定方程组，且得到每一段子曲线的欠定方程组的函数表达式为：

上式中，x_j,y_j,z_j分别表示第j个传感器所在位置的坐标，a_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的二次项系数，b_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的一次项系数，c_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，a_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的二次项系数，b_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的一次项系数，c_z,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，θ_j为第j个传感器测得的俯仰角，为第j个传感器测得的偏转角，x′_j,z′_j分别表示第k段曲线段在xy和yz平面内投影曲线的一阶导数在第j个传感器所在位置的取值，L表示水平悬浮阵的长度，M表示水平悬浮阵中包含的辅助传感器组数量，y分别表示坐标系的y轴向方向；

4)利用曲线的平移不变性，将各段子曲线平移至坐标原点处，通过初值条件使得原来的欠定方程组的方程个数增加成为可以求解的恰定方程组，求解恰定方程组得到的各段子曲线的系数；所述通过初值条件使得原来的欠定方程组的方程个数增加时，增加的方程为：

y_j＝L_rsinα,x_j＝0

上式中，x_j,y_j分别表示利用曲线平移不变性将曲线平移至原点处时第j段曲线的左端点位置坐标的边界条件；

5)对每段子曲线通过相邻曲线段之间的连续性条件，将每一段子曲线的左端点平移至上一段曲线的右端点处，最终将各段子曲线拼接得到水平悬浮阵的完整阵列曲线。

2.根据权利要求1所述的基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，其特征在于，步骤1)中根据水平悬浮阵的结构建立坐标系为取水平悬浮阵的左锚点为坐标原点，沿着阵列延伸方向为y轴，由左锚点指向海平面的方向为z轴。

3.根据权利要求2所述的基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，其特征在于，所述坐标系中x轴与y、z轴呈右手螺旋关系。

4.根据权利要求2所述的基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，其特征在于，步骤2)中确定水平悬浮阵的辅助传感器组中的姿态传感器测量角度与水平悬浮阵阵形之间的关系时，所述姿态传感器测量角度包括偏转角、俯仰角和横滚角，且由于水平悬浮阵的截面是对称的忽略横滚角对水平悬浮阵阵形的影响，从而得到偏转角、俯仰角两者与水平悬浮阵阵形之间的关系。