[发明专利]一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法

摘要

本发明提出一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法，该方法利用目标接收到海底多个分布式潜标发送的同步声信标信号的时延信息，再结合各潜标的位置信息，解算获得目标的位置信息；相对于传统自导航方法，本发明所设计的方法引入了目标运动速度参量，消除了由目标运动速度引起的模型误差，受目标运动速度影响小；引入了目标位置自主保护机制，能够较合理地给出更精确的结果，有效提高了水下高速运动目标的自导航精度；采用差分进化算法结构简单，通用性强，计算量小，稳健性强，全局优化能力强。

主权项

1.一种基于同步信标模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一、利用目标与水下潜标之间的时延信息构建自主声学导航近似模型，公式如下其中，(x,y,z)为目标位置，(x_i,y_i,z_i)为潜标位置，c为声速，t_i为目标到不同潜标的声信标传播时延，i为潜标编号；步骤二、采用球交汇方法，对模型进行解算，获得目标位置的粗测结果，得到的粗测结果作为利用精确自导航模型解算时的初始条件，以其为几何中心划定区域作为优化算法的进化范围；步骤三、利用目标与水下潜标之间的时延信息构建自主声学导航精确模型，公式如下其中，v_x表示目标x方向的运动速度，v_y表示目标在y方向的运动速度；步骤四、构建声学导航解算目标函数，如下：其中，R_i＝ct_i式中，R_i为根据时延计算的目标与潜标之间的距离信息，r_i为目标与各潜标间的真实距离，Δr＝R_i‑r_i；步骤五、根据步骤二中的精确模型初始条件及进化范围，采用差分进化算法对解算目标函数进行求解，获得目标位置精测结果；步骤六、采用目标位置解算值自主保护机制，设立保护门限，将目标位置精测结果与粗测结果进行对比，如二者的差值小于保护门限，则将精测结果作为最终目标位置解算值，若二者的差值大于或等于保护门限，则将粗测结果作为最终目标位置解算值。