[发明专利]基于锥形阵的超短基线定位装置及阵元位置误差修正方法

摘要

本发明涉及一种基于锥形阵的超短基线定位装置及阵元位置误差修正方法，包括四个阵元，所述的四个阵元间呈锥形阵结构，其中三个阵元在同一平面内并按等边三角形布置，在该三个阵元中心的正上方布置有一个针元；所述的针元采用球形结构，该阵元的半径小于中心频率对应的波长；该阵元位置误差修正方法为：通过数学方法推导出目标俯仰角表达式，采用抵消方法并根据各阵元时延关系求得目标水平方位角；利用声学方法并采用曲线拟合方式计算出修正后的水平方位角和俯仰角；本发明巧妙的解决了由于超短基线阵元位置误差而引起的测向偏差问题。

主权项

1.一种基于锥形阵的超短基线定位装置的阵元位置误差修正方法，其特征在于：该基于锥形阵的超短基线定位装置，包括四个阵元，其特征在于：所述的四个阵元间呈锥形阵结构，其中三个阵元在同一平面内并按等边三角形布置，在该三个阵元中心的正上方布置有一个阵元；所述的阵元采用球形结构，该阵元的半径小于中心频率对应的波长；所述的位于同一平面内的三个阵元分别为1#阵元、2#阵元、3#阵元，在位于该三个阵元中心正上方的阵元为4#阵元；该修正方法步骤如下：1)、1#阵元，2#阵元，3#阵元均匀分布在半径为r0的圆周上，4#阵元在圆心正上方h0处，以2#阵元为原点，2#阵元和1#阵元连线为x轴，建立右手坐标系，2#阵元和3#阵元连线与2#阵元和1#阵元连线的夹角为φ＝π/3；设目标声源s位于远场，它和坐标原点的连线与xy平面的夹角为γ，声源在xy平面的投影为s′，2#阵元和s′的连线与x轴的夹角为θ；2)、设2#阵元和1#阵元、3#阵元、4#阵元间的声程差分别为δ₂₁、δ₂₃、δ₂₄，延时分别为τ₂₁、τ₂₃、τ₂₄，通过数学方法推导出目标俯仰角表达式采用抵消方法并根据各阵元时延关系求得目标水平方位角3)、将超短基线定位装置(1)固定在转台(3)上，将超短基线定位装置(1)和发射换能器(2)放在消声水池的同一深度，且两者相距间的距离为大于2M，将发射换能器(2)每隔一段时间发射一次信号，同时将超短基线定位装置(1)缓慢匀速旋转一圈，得到2#阵元和1#阵元、3#阵元、4#阵元间的实际声程差分别为同理利用声学方法并采用曲线拟合方式计算出修正后的水平方位角和俯仰角，即：该水平方位角为该俯仰角为其中，Δx₁、Δx₃和Δy₃是阵元实际位置与理想位置的偏差。