[发明专利]一种基于周期移动时间窗的被动水声定位方法

摘要

本发明公开了一种基于周期移动时间窗的被动水声定位方法，由捷联惯性导航系统SINS、AUV底部的单水听器(接收器)以及海底单水听器(带声源)组成。采用基于海底水听器发出的超声波的周期而移动的时间窗模型，在时间窗内部通过对AUV处于不同位置时接收到的声源信号做广义互相关得到时延差，再通过计算时间窗内部AUV多点模型得到AUV最新位置坐标。本发明通过时间窗内部AUV多点模型计算，AUV航行距离无需过远，从而有效减小了惯导系统随着时间不断累积而造成的定位误差。本发明中AUV无需上浮出水面进行位置更新，无需数据通信且AUV被动接受超声波信号，不易暴露位置，提高了AUV的隐蔽性和安全性。

主权项

1.一种基于周期移动时间窗的被动水声定位方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对固定在海底的单个水听器作为声源进行定位，计算其惯性坐标系下的位置坐标P(x,y,z)；(2)海底的水听器时刻保持工作状态，且不断发出周期为t的超声波脉冲信号，当AUV底部固定的水听器作为接收器接收到10个周期的脉冲信号后，即经过时间10t，AUV已经向前行进了一段距离，当AUV底部固定的水听器接收到第11个脉冲信号时，确定并记录AUV当前位置Pi(i＝0,1,2,3…)，此时以脉冲信号的出现作为周期信号的起始位置，接收器接收海底水听器发出的一个周期的声信号xi(i＝0,1,2,3…)；(3)AUV在水听器所在附近水域航行时，选取记录下来的4个AUV的连续位置形成时间窗，表示出4个位置Pi(i＝0,1,2,3)绝对地理坐标系下的坐标为：(4)由P3处接收到的声信号分别与P2、P1、P0处接收到的声信号做互相关得到时延差τ32、τ31、τ30：Δt3i＝τ3i‑(30‑10i)t，(i＝0,1,2)；而AUV在Pi(i＝0,1,2,3)处时与海底水听器P(x,y,z)的距离为：所以根据所估计的时延差，水下声速设为恒定值，记为c，得到以下的方程组：(5)由步骤(3)中的坐标代入的距离公式后再代入方程组后，由方程组中的3个方程得到所需的P3的坐标(x3,y3,z3)，即AUV此时最新的坐标位置。