[發(fā)明專利]一種復(fù)雜海洋環(huán)境下水下機(jī)動平臺聲學(xué)導(dǎo)航誤差預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910796111.0
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110411480B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付進(jìn);李靜;齊濱;鄒男;王燕;梁國龍;向宇;張光普;孫思博;邱龍皓;王晉晉;李娜
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種復(fù)雜海洋環(huán)境下水下機(jī)動平臺聲學(xué)導(dǎo)航誤差預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1建立水下機(jī)動平臺聲學(xué)導(dǎo)航模型，確定導(dǎo)航誤差的主要來源；

S2確定與實(shí)際環(huán)境相關(guān)的時延測量誤差；

S3確定與實(shí)際環(huán)境相關(guān)的聲速測量誤差；

S4確定與實(shí)際環(huán)境相關(guān)的陣位測量誤差；

S5建立機(jī)動平臺聲學(xué)導(dǎo)航誤差預(yù)測模型，將上述時延測量誤差、聲速測量誤差及陣位測量誤差帶入所述機(jī)動平臺聲學(xué)導(dǎo)航誤差預(yù)測模型，獲得全空間聲學(xué)導(dǎo)航誤差預(yù)測結(jié)果,

步驟S1中，具體的，根據(jù)圓交匯模型原理，聲學(xué)導(dǎo)航模型公式如下：

其中，h²＝(z-z_i)²，(x,y,z)為水下機(jī)動平臺位置，(x_i,y_i,z_i)為聲信標(biāo)位置，i為聲信標(biāo)編號，t_i為聲信號到達(dá)不同聲信標(biāo)的傳播時延，c為平均聲速，

由該公式確定導(dǎo)航誤差的來源為：時延測量誤差、聲速測量誤差以及陣位測量誤差；

步驟S2中，具體的，時延測量誤差σ_t計算公式如下：

其中，k為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；SL表示聲源級；NL表示噪聲級；TL表示聲傳播損失，計算公式如下：

TL＝n·log R+α·R

其中，n表示聲傳播幾何擴(kuò)展系數(shù)，R表示聲作用距離，α表示海水聲吸收系數(shù)，其經(jīng)驗(yàn)公式為:

f表示聲信號頻率，單位為Hz，公式(1)適用于f為5KHz以下的情況，公式(2)適用于f為5KHz以上的情況；

步驟S3中，具體的，首先，利用Bellhop模型進(jìn)行聲場建模，并獲得有效聲速c_esv：

其中，z表示深度，r表示距原點(diǎn)的水平距離，(r_i,z_i)為聲源位置，(r_si,z_si)為接收點(diǎn)位置，τ_i為聲傳播時延，i表示本征聲線的個數(shù)，根據(jù)上式可得聲速測量誤差σ_c計算式：

σ_c＝c_esv-c；

步驟S4中，具體的，陣位測量誤差由兩部分等效獲得：聲信標(biāo)陣位校準(zhǔn)誤差(σ_xmi,σ_ymi)和由平臺機(jī)動引起的誤差(σ_xvi,σ_yvi)，

設(shè)機(jī)動平臺以航行速度v，航向角θ在水下運(yùn)動，陣位測量誤差(σ_xi,σ_yi)可由下式獲得：

步驟S5中，具體的，利用偏微分矩陣法給出機(jī)動平臺聲學(xué)導(dǎo)航誤差預(yù)測模型，用HDOP描述導(dǎo)航精度，具體公式如下: