| 发明名称 |
一种水面母船校准海底应答器坐标位置的方法 |
| 摘要 |
本申请属于水下导航定位领域，具体涉及一种水面母船校准海底应答器坐标位置的方法。本发明包括：布放应答器；载有GPS和水声基阵的母船在应答器上方水平面以应答器入水点为圆心，绕应答器做圆周运动，向应答器发出信号，并接收应答器的返回信号，通过信号的往返时间，得到基阵坐标系原点与应答器的距离，同时记下母船坐标，采集第一次数据；母船再反方向做圆周运动，采集到第二组数据；重复执行步骤（2）（3）N次，总共采集到N组数据,其中寻优代价函数：对采集到的数据进行处理，解算出应答器的真实坐标，从而实现对应答器坐标位置的校准。本发明相对于传统的母船只朝一个方向作圆周运动采集数据，解算出来的应答器坐标校准精度更高。 |
| 申请公布号 |
CN103529451A |
申请公布日期 |
2014.01.22 |
| 申请号 |
CN201310470447.0 |
申请日期 |
2013.10.10 |
| 申请人 |
哈尔滨工程大学 |
发明人 |
严浙平;邓超;赵玉飞;李本银;张勋;周佳加 |
| 分类号 |
G01S15/74(2006.01)I |
主分类号 |
G01S15/74(2006.01)I |
| 代理机构 |
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代理人 |
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| 主权项 |
1.一种水面母船校准海底应答器坐标位置的方法，其特征在于：（1）布放应答器；（2）载有GPS和水声基阵的母船在应答器上方水平面以应答器入水点为圆心，绕应答器做圆周运动，向应答器发出信号，并接收应答器的返回信号，通过信号的往返时间，得到基阵坐标系原点与应答器的距离，同时记下母船坐标，采集第一次数据,应答器在大地坐标系下的坐标与母船GPS与水声基阵之间的坐标变换为：<maths num="0001"><![CDATA[<math><mrow><mmultiscripts><mi>X</mi><mi>T</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>G</mi></mmultiscripts><mo>=</mo><mmultiscripts><mi>X</mi><mi>D</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>G</mi></mmultiscripts><mo>-</mo><mmultiscripts><mi>R</mi><mprescripts/><mi>B</mi><mi>G</mi></mmultiscripts><mmultiscripts><mi>X</mi><mi>D</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>B</mi></mmultiscripts><mo>+</mo><mmultiscripts><mi>R</mi><mprescripts/><mi>B</mi><mi>G</mi></mmultiscripts><mrow><mo>(</mo><mmultiscripts><mi>R</mi><mprescripts/><mi>O</mi><mi>B</mi></mmultiscripts><mmultiscripts><mi>X</mi><mi>T</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>O</mi></mmultiscripts><mo>+</mo><mmultiscripts><mi>X</mi><mi>O</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>B</mi></mmultiscripts><mo>)</mo></mrow></mrow></math>]]></maths>其中，<sup>G</sup>X<sub>T</sub>为大地坐标系下应答器的坐标，<sup>G</sup>X<sub>D</sub>为大地坐标系下GPS的坐标，<sup>B</sup>X<sub>D</sub>为船体坐标系下GPS的坐标，<img file="FDA0000393636190000012.GIF" wi="67" he="77" />为大地坐标系到船体坐标系的旋转矩阵，<img file="FDA0000393636190000013.GIF" wi="77" he="77" />为船体坐标系到基阵坐标系的旋转矩阵，<sup>O</sup>X<sub>T</sub>为基阵坐标系下应答器的坐标，<sup>B</sup>X<sub>O</sub>为船体坐标系下基阵的坐标，基阵坐标系是与船体坐标系重合，从而<img file="FDA0000393636190000014.GIF" wi="68" he="76" />为单位矩阵得：<maths num="0002"><![CDATA[<math><mrow><mmultiscripts><mi>X</mi><mi>T</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>O</mi></mmultiscripts><mo>=</mo><mmultiscripts><mi>R</mi><none/><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow><mprescripts/><mi>B</mi><mi>G</mi></mmultiscripts><mrow><mo>(</mo><mmultiscripts><mi>X</mi><mi>T</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>G</mi></mmultiscripts><mo>-</mo><mmultiscripts><mi>X</mi><mi>D</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>G</mi></mmultiscripts><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mmultiscripts><mi>X</mi><mi>D</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>B</mi></mmultiscripts><mo>-</mo><mmultiscripts><mi>X</mi><mi>O</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>B</mi></mmultiscripts></mrow></math>]]></maths>第i次采集数据时，基阵坐标系中应答器的坐标为<maths num="0003"><![CDATA[<math><mrow><mmultiscripts><mi>X</mi><mi>Ti</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>O</mi></mmultiscripts><mo>=</mo><msup><mfenced open='[' close=']'><mtable><mtr><mtd><mmultiscripts><mi>x</mi><mi>Ti</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>O</mi></mmultiscripts></mtd><mtd><mmultiscripts><mi>y</mi><mi>Ti</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>O</mi></mmultiscripts></mtd><mtd><mmultiscripts><mi>z</mi><mi>Ti</mi><none/><mprescripts/><none/><mi>O</mi></mmultiscripts></mtd></mtr></mtable></mfenced><mi>T</mi></msup><mo>;</mo></mrow></math>]]></maths>（3）母船再反方向做圆周运动，采集到第二组数据；（4）重复执行步骤（2）（3）N次，总共采集到N组数据,其中寻优代价函数：<img file="FDA0000393636190000017.GIF" wi="746" he="164" />L<sub>i</sub>为第i次采集数据时，基阵坐标系原点与应答器的距离；（5）对采集到的数据进行处理，解算出应答器的真实坐标，从而实现对应答器坐标位置的校准。 |
| 地址 |
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