[發明專利]一種應用于船載側掃聲吶的海底目標定位方法及系統

在審

• 申請號: 202010769552.4
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111880184A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 楊睿;呂冰冰;陳新;鄒功鋒;江巒;陳路;肖志偉
• 申請（專利權）人: 湖南國天電子科技有限公司
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

1.一種應用船載側掃聲吶的海底目標定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：采用聲吶源位置信息獲取模塊獲得側掃聲吶的經度參數x₁、緯度參數y₁、船體姿態參數橫搖角α、船體姿態參數縱搖角β、船體姿態參數航向角γ和聲吶至海底的高度參數H₁，得到聲吶源的位置信息：

X₁＝[x₁ y₁ H₁ β γ α]；

S2：采用姿態矯正矩陣計算模塊計算姿態矯正坐標變換矩陣T：

S3：采用海底目標相對位置信息獲取模塊確定海底目標相對于所述聲吶源的位置信息，以所述聲吶源為原點，Y軸指向船體運動方向，X軸垂直于Y軸指向聲吶源右側，根據右手定則確定Z軸，建立聲吶源坐標系，確定海底目標相對于聲吶源的相對位置：

其中，所述x₂為X軸上所述海底目標相對于所述聲吶源的水平距離，所述y₂為Y軸上所述海底目標相對于所述聲吶源的水平距離，y₂＝0，所述分別為海底目標與聲吶源坐標系的X軸、Y軸、Z軸的夾角，所述H₂為側掃聲吶到海底平面的高度，H₂＝H₁；

S4：采用海底目標定位模塊、利用所述步驟S2得到的姿態矯正坐標變換矩陣T對所述S3步驟得到的海底目標相對位置信息進行修正，得到海底目標在大地坐標系下的精確位置信息所述x₃為X軸上所述海底目標在大地坐標系下的經度參數，所述y₃為Y軸上所述海底目標在大地坐標系下的緯度參數，所述H₃為所述聲吶源至海底平面的高度，H₃＝H₁，所述分別為所述海底目標與大地坐標系的X軸、Y軸、Z軸的夾角；

S5：聲吶圖像顯示模塊接收所述海底目標定位模塊獲得的海底目標在大地坐標系下的位置信息，所述聲吶圖像顯示模塊將位置信息轉換為圖像信息，并輸出得到完整的海底目標圖像。

2.根據權利要求1所述的一種應用船載側掃聲吶的海底目標定位方法，其特征在于，所述S4步驟包括以下步驟：

S41：利用所述步驟S2得到的姿態矯正坐標變換矩陣T對所述S3步驟得到的x₂、y₂、H₂進行信息修正：

其中所述x₂′、y₂′分別為姿態矯正矩陣修正后在聲吶源坐標系中海底目標在X軸和Y軸上到聲吶源的水平距離，H₂′為姿態矯正矩陣修正后聲吶源至海底平面的高度；

S42：利用所述S41步驟得到的參數，計算大地坐標系下所述海底目標的位置信息：

S43：計算所述海底目標在大地坐標系下的角度參數：

atan2(β，α)為計算的反正切值，返回值在(-π，π)之間，為坐標系原點至點(α，β)的方位角。

3.根據權利要求1所述的一種應用船載側掃聲吶的海底目標定位方法，其特征在于，所述S3步驟中的所述R為側掃聲吶傾斜距離。

4.根據權利要求1所述的一種應用船載側掃聲吶的海底目標定位方法，其特征在于，所述S3步驟中具有如下關系：

atan2(β，α)為計算的反正切值，返回值在(-π，π)之間，為坐標系原點至點(α，β)的方位角。

5.一種采用如權利要求1-4任一所述的應用船載側掃聲吶的海底目標定位方法的系統，其特征在于，包括聲吶源位置信息獲取模塊、姿態矯正矩陣定位模塊、海底目標相對位置信息獲取模塊、海底目標定位模塊、聲吶圖像顯示模塊。

6.根據權利要求5所述的應用船載側掃聲吶的海底目標定位系統，其特征在于，所述聲吶源位置信息獲取模塊分別與所述姿態矯正矩陣定位模塊和所述海底目標相對位置信息獲取模塊通信連接。