[发明专利]用于堤坝水域的便携式水声定位系统及定位方法

摘要

本发明提供一种用于堤坝水域的便携式水声定位系统，包括水下目标设备、水面设备以及操作中心；水听器基阵无需固定在船底，可以通过浮力结构浮于水面，并通过数字处理控制中心控制四个动力装置的工作，来调整水面设备的位置；另外，水面设备可以快速拆卸，方便携带；本发明还提供一种利用水声定位系统对目标物进行定位的定位方法，包括以下步骤：步骤一，数据采集；步骤二，数据融合；该方法操作简单，对目标去的定位精确。

主权项

1.一种用于堤坝水域的便携式水声定位系统，其特征在于：包括水下目标设备、水面设备以及操作中心；/n所述水面设备包括设备载体一、按十字交叉排布的四个水听器以及密封在设备载体一内部的控制处理组件，所述设备载体一的侧壁上固定十字交叉排布的四个支架，四个水听器分别固定在四个支架上；所述控制处理组件包括数字处理控制中心、模拟信号调理模块、数据采集模块、模数转换器、通讯接口一和通讯接口二；所述模拟信号调理模块用于将水听器采集的换能器的声学信号转换为电信号，所述数据采集模块用于采集模拟信号调理模块的电信号和辅助传感器通过通讯接口二传输的定位信息数据，所述模数转换器用于将数据采集模块采集到的数据转换为数字信号并发送给数字处理控制中心进行数据融合处理，得到被测目标物的位置信息，所述数字处理控制中心通过通讯接口一和数据传输电缆一与操作中心相连；/n所述水下目标设备包括用于设备载体二、作为声信标并将声学信号发送给水听器的换能器和用于采集定位信息的辅助传感器，所述换能器固定在所述设备载体的顶部，所述辅助传感器固定在所述设备载体的侧壁上，所述辅助传感器通过数据传输电缆二与通讯接口二相连；/n所述操作中心为人机交互平台，通过数据传输电缆一和通讯接口一与数字处理控制中心进行通讯；/n所述系统的定位过程包括以下步骤：/n步骤一，数据采集；/n1.1 水声定位信息采集：由水听器采集换能器发送的声学信号，声学信号经模拟信号调理模块转换成电信号后传输给数据采集模块；/n1.2 数据采集模块通过通讯接口二采集由辅助传感器经由数据传输电缆二发送的目标物的水下定位数据，其中辅助传感器包括惯性测量元件、水压机和地磁计；/n1.3 数据采集模块采集到上述电信号和水下定位数据后，经模数转换器转换为数字信号发送给数字处理控制中心进行数据融合处理；/n步骤二，数据融合；/n2.1 目标物位置信息的估算：由惯性测量元件获得惯性导航测量信息，数字处理控制中心以捷联式惯性导航的方式实时计算目标物的运动速度，从而估算出位置信息，其中惯性测量元件包括陀螺仪和加速度计；/n2.2 目标物位置信息的一次修正：由地磁计获得目标物的方位角对步骤2.1 估算的位置信息进行一次修正；地磁计包括呈x、y、z三维坐标分布的三个磁感式传感器，每个磁感式传感器负责测量其所在坐标轴上的磁场强度，结合步骤2.1捷联惯性导航输出的俯仰角α和滚转角β计算出地磁场在x轴和y轴方向上的分矢量x