[发明专利]一种海上声学相位中心校准方法

说明书

一种海上声学相位中心校准方法，涉及海洋测绘领域。解决了现有声学相位中心校准方法，需要事先进行水池实验校准声学基阵声学相位中心，存在实验耗时长且效率低的缺陷的问题。本发明方法包括如下步骤：S1、使作业船按预设航迹围绕海底信标航行，并采集数据，S2、利用S1采集的数据计算大地坐标系中海底信标坐标矩阵和声学基阵的安装位置偏差D_X；S3、根据和D_X，计算作业船坐标系中声学基阵上各基元的坐标；S4、根据作业船坐标系中声学基阵上各基元的坐标计算各基线长度，并通过各基线长度校准每个基元的声学相位中心。本发明主要用于对基元声学相位中心的校准。

技术领域

本发明涉及海洋测绘领域。

背景技术

声学定位是海洋大地测量中不可或缺的技术，声学相位中心校准技术则是声学高精度定位的基础。声学相位中心校准的现有方法是通过水池实验对各基元声学相位中心之间直线距离的测量实现的。但在具体应用的过程中，声学基阵安装偏差的海上校准实验，需要事先进行水池实验校准声学基阵声学相位中心，存在实验耗时长且效率低的缺陷，且现有技术中不存在直接在海上对声学相位中心进行校准的方法，因此以上问题亟需解决。

发明内容

本发明目的是为了解决现有声学相位中心校准方法，需要事先进行水池实验校准声学基阵声学相位中心，存在实验耗时长且效率低的缺陷的问题，本发明提供了一种海上声学相位中心校准方法。

一种海上声学相位中心校准方法，该方法包括如下步骤：

S1、使装载卫星导航系统和声学测量系统的作业船按预设航迹围绕海底信标航行，并采集航迹上在各测量点处作业船在大地坐标系中的坐标矩阵作业船姿态角、声速c以及声学基阵上每个基元的时延；声学基阵上基元的个数大于或等于4；

所述基元的时延为海底信标所发射的声信号到该基元所接收该声信号这个过程所用的时间；

S2、根据步骤S1获得的各测量点处作业船在大地坐标系中的坐标矩阵、作业船姿态角、声速c以及声学基阵上每个基元的时延，计算大地坐标系中海底信标坐标矩阵和声学基阵的安装位置偏差D_X；

S3、根据步骤S2中获得的大地坐标系中海底信标坐标矩阵和声学基阵的安装位置偏差D_X，计算作业船坐标系中声学基阵上各基元的坐标；

S4、根据步骤S3中获得的作业船坐标系中声学基阵上各基元的坐标计算各基线长度，并通过各基线长度校准每个基元的声学相位中心，从而完成了对声学基阵上各基元的声学相位中心的校准；

其中，基线长度为任意两个基元的声学中心间的直线距离。

优选的是，作业船在大地坐标系中的坐标矩阵通过作业船上装载的卫星导航系统获得的；

作业船姿态角是利用姿态传感器获得的；

声速是通过声速剖面仪测量得到；

声学基阵上每个基元的时延是通过声学基阵测量得到。

优选的是，步骤S1中航迹为以海底信标在水面投影点为中心，作业船以水面投影点为中心围绕该水面投影点成对称的田字格形航迹航行，水面投影点为田字格形的中心；

所述田字格形航迹的外轮廓边长为海底信标入水深度的2倍；

海底信标的入水深度为海底信标的声学换能器与海平面间的垂直距离。

优选的是，步骤S2中、根据步骤S1获得的各测量点处作业船在大地坐标系中的坐标矩阵、作业船姿态角、声速以及声学基阵上每个基元的时延，计算大地坐标系中海底信标坐标矩阵和声学基阵的安装位置偏差的实现方式包括：