[發明專利]一種基于卡西尼卵形線的多基地聲納系統定位精度分析方法

有效

• 申請號: 201910985140.1
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN110780263B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 王永恒;李歡利;張靜
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 張夢龍

1.一種基于卡西尼卵形線的多基地聲納系統定位精度分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：根據多基地聲納系統中各個站址布局確定多基地聲納系統中各個雙基地聲納系統形成的卡西尼卵形線，由多個卡西尼卵形線確定多基地聲納系統探測范圍；

步驟二：根據目標位置，結合多基地聲納系統探測范圍來確定目標的定位解算方程；

步驟三：根據多基地聲納系統中各個站址自身的測量誤差，利用定位解算方程求解目標位置，采用蒙特卡羅方法計算出多基地聲納系統全部探測區域內的定位精度；

目標位置為[x,y]，定位方程為：

其中：[x_T,y_T]＝[0,0]i＝1,2,3,4；r_Σi為發射站發射的信號經過目標散射后，到達第i個接收站的總傳播距離，r_T為目標與發射站的距離，r_Ri為目標與第i個接收站的距離，θ_Ri為每個接收站測量到的目標角度；

利用三角形邊長的余弦定理，可得：

在得到r_Ri之后，容易求得目標的位置坐標為：

x＝x_Ri+r_Ricos(θ_Ri)

y＝y_Ri+r_Risin(θ_Ri)；

當目標在設定區域時，利用最小二乘法進行定位解算，解算方程為：

利用兩個接收基站的測量結果消掉發射站到目標的距離，則有如下等式成立：

將改寫成線性方程組，具體如下：

其中，相關的系數矩陣如下：

將簡化為EX＝F，采用最小二乘法完成對目標位置的解算，則有：X＝(E^TE)^-1E^TF；其中，根據目標所在區域不同，n的取值范圍是2≤n≤4，且n為自然數。

2.根據權利要求1所述的一種基于卡西尼卵形線的多基地聲納系統定位精度分析方法，其特征在于，所述步驟一中，多基地聲納系統為二維探測系統，包括T-Rm型和T/R-Rm型兩種類型，所述站址是發射站T或T/R以及接收站R的位置。

3.根據權利要求2所述的一種基于卡西尼卵形線的多基地聲納系統定位精度分析方法，其特征在于，所述確定多基地聲納系統探測范圍是指計算多基地聲納系統中發射站T或T/R與每個接收站R組成的雙基地聲納系統探測范圍的并集。

4.根據權利要求3所述的一種基于卡西尼卵形線的多基地聲納系統定位精度分析方法，其特征在于，雙基地聲納系統探測范圍是發射站T或T/R和接收站R為焦點形成的卡西尼卵形線包圍的區域，所述多基地聲納系統中包括多個雙基地聲納系統。

5.根據權利要求2所述的一種基于卡西尼卵形線的多基地聲納系統定位精度分析方法，其特征在于，T代表發射站，但不能接收目標回波；T/R代表發射站，可以接收目標回波；Rm為接收站，上角標m代表接收站的數量。

6.根據權利要求4所述的一種基于卡西尼卵形線的多基地聲納系統定位精度分析方法，其特征在于，所述步驟二中，根據目標位置被多基地聲納系統中雙基地聲納系統探測范圍重合數量n來確定目標的定位解算方程，所述雙基地聲納系統探測范圍重合數量n決定參與運算的方程數量。