[發明專利]一種用于聲納探測定位的多源數據融合平臺及方法

有效

• 申請號: 201210563021.5
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103033814A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 張吟;姜婷;余白石;王丹;邵興
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一○研究所
• 主分類號: G01S15/02
• 分類號: G01S15/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

技術領域

本發明涉及一種用于聲納探測定位的多源數據融合平臺及方法，具體涉及一種將多個異步數據源按照同一時標基準進行數據融合的平臺及方法。

背景技術

隨著水聲定位技術的發展，其在海洋勘探、海洋試驗、海洋軍事等領域得到越來越多的應用；由于水下環境的不確定性和復雜性，在進行水下目標聯合定位時，需要同時使用測高、測深、姿態、羅經和聲納等多個外部傳感器；但是這些外部傳感器的輸出在時間上通常不同步，頻率也不相同；另外由于聲納信號處理和圖像處理需要一定的時間，所以聲納探測數據最終的產生的時間往往滯后于當前時間；因此，如果直接將這些異步的傳感器信息和聲納探測信息作為定位數據處理進行輸入，將難以對水下目標的位置做出準確判斷，從而引入較大的誤差。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于聲納探測定位的多源數據融合平臺及方法，從而解決現有技術中，將多源異步數據作為數據處理輸入項時，由于輸入信息不同步所引入的誤差問題。

為實現本發明的目的，本發明的技術方案如下。

一種用于聲納探測定位的多源數據融合平臺，所述平臺分為水上部分和水下部分，其中水上部分包括GPS設備、航向姿態測量儀和數據融合處理單元；水下部分包括測高儀和聲納設備；

水上部分與水下部分之間通過以太網進行通信；所述GPS設備、航向姿態測量儀、測高儀和聲納設備可將數據傳送給數據融合處理單元，GPS設備可將數據傳送給航向姿態測量儀、測高儀和聲納設備。

GPS設備的作用是，向數據融合處理單元提供GPS定位信息，同時對測高儀、航向姿態測量儀和聲納設備提供標準時間，對平臺進行定位。

航向姿態測量儀的作用是，提供水上平臺的航向和姿態信息，并將航向和姿態信息發送至數據融合處理單元。

聲納的作用是，實時使用聲納波束探測海底目標，并將聲納探測信息發送至數據融合處理單元。

測高儀的作用是，實時測量平臺距離海底高度，并將高度信息發送至數據融合處理單元。

數據融合處理單元包括GPS信息緩沖區、高度信息緩沖區、航向信息和姿態信息緩沖區，作用是將測高儀、航向姿態測量儀和聲納設備輸出的信息進行融合，構成完整的，具備高度信息、航向信息和姿態信息的聲納數據幀。

一種用于聲納探測定位的多源數據融合方法，所述方法步驟如下：

步驟一、數據融合處理單元定時接收GPS設備產生的GPS信息，并存入GPS信息緩沖區；

數據融合處理單元定時接收測高儀產生的高度信息，并存入高度信息緩沖區；

數據融合處理單元定時接收航向姿態測量儀產生的航向信息和姿態信息，并分別存入航向信息和姿態信息緩沖區；

步驟二、聲納在探測作業過程中定時向數據融合處理單元發送聲納數據，所述聲納數據包含待填充的空白字段；聲納數據產生時的時間為時戳；

步驟三、從聲納數據中取當前幀時戳，得到時戳信息；

步驟四、按照時間對應關系，將取出的時戳信息分別與步驟一中各個信息緩沖區中存入的數據進行比對；根據比對結果，進行情況判斷：

如果緩沖區中存在與時戳信息恰好對應的數據，將該數據直接取出，接步驟五；

如果緩沖區中不存在與時戳信息恰好對應的數據，將與時戳信息所在時間點最接近的兩個數據取出然后對取出的兩個數據進行插值處理，得到處理后的數據信息，接步驟五；

步驟五、經直接取出或插值處理后，得到一組GPS信息、高度信息、航向信息和姿態信息；

步驟六、將GPS信息、高度信息、航向信息、姿態信息分別填入聲納數據相應字段；最終融合為一幀包含GPS位置信息、高度信息、航向信息和姿態信息聲納數據。

其中，優選在步驟一和步驟二中，所述GPS信息、高度信息、航向信息和姿態信息的產生頻率大于時戳信息的產生頻率。

有益效果

本發明提供的用于聲納探測定位的多源數據融合平臺及方法，可解決在接收多個外部傳感器發送數據時信息異步，以及聲納探測與定位時聲納圖像信息滯后導致的融合數據誤差的問題，并提高聲納探測與目標定位的精度。

附圖說明

圖1是本發明用于聲納探測定位的多源數據融合平臺的技術方案原理圖；

圖2是本發明數據緩存示意圖；

圖3是本發明數據融合工作流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的說明。

實施例