[發(fā)明專利]一種利用水下聲源發(fā)射聲信號反演水下聲音探測器位置的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110230047.7 | 申請日： | 2021-03-02 |
| 公開（公告）號： | CN113064119B | 公開（公告）日： | 2023-02-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 馮勤;何晉紅;王健;陶敬華;毛宏宇 | 申請（專利權(quán)）人： | 徐州睿曉智能科技有限公司 |
| 主分類號： | G01S5/26 | 分類號： | G01S5/26 |
| 代理公司： | 深圳國聯(lián)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44465 | 代理人： | 鐘志蕓 |
| 地址： | 221000 江蘇省徐州市高新技術(shù)產(chǎn)*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 利用 水下 聲源 發(fā)射 信號 反演 聲音 探測器 位置 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種利用水下聲源發(fā)射聲信號反演水下聲音探測器位置的方法，包括水下?lián)Q能器發(fā)射聲音信號，探測器接收聲音信號，聲信號處理，探測器位置反演計(jì)算等過程。本發(fā)明通過反演的方法，可以準(zhǔn)確確定水下探測器的位置。本發(fā)明公開的方法操作簡單、計(jì)算方便、定位效果好，可以廣泛應(yīng)用于探測器的水下定位工作中。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及水下定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用水下聲源發(fā)射聲信號反演水下聲音探測器位置的方法。
背景技術(shù)
聲波是迄今為止人類所掌握的唯一能在水介質(zhì)中遠(yuǎn)距離傳遞信息和能量的載體。水下聲音探測器是利用在海洋中傳播的聲波來探測目標(biāo)并對目標(biāo)進(jìn)行定位、識別、跟蹤和通信的設(shè)備，可用于海底油氣勘察、海底管道實(shí)時(shí)監(jiān)測、海底觀測、海洋船只監(jiān)測等。
水下聲音探測器是一種建立在光纖、光電子技術(shù)基礎(chǔ)上的水下聲信號傳感器，它通過高靈敏度的光學(xué)相干檢測，將水聲振動轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖傳至信號處理系統(tǒng)提取聲音信號。
水下聲音探測器采用光纜連接，在水下以陣列形式布置。探測器陣列鋪設(shè)施工使用鋪纜船完成。在鋪設(shè)過程中，由于海洋風(fēng)浪流環(huán)境的多變以及施工船舶定位能力的欠缺，探測器陣列的鋪設(shè)精度往往難以滿足設(shè)計(jì)要求，而探測器聲音信號的處理又需要精確知道探測器的坐標(biāo)位置和相互位置。
因此探測器的水下位置反演確定方法亟待研究。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述問題，提供了一種利用水下聲源發(fā)射聲信號反演水下聲音探測器位置的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種利用水下聲源發(fā)射聲信號反演水下聲音探測器位置的方法，包括如下步驟：
S1.在施工船鋪設(shè)完探測陣列后，得到探測器陣列的大致布設(shè)范圍，并將探測器所在位置區(qū)域劃分為1m×1m的網(wǎng)格，并對各網(wǎng)格進(jìn)行編號；
S2.在探測器陣列范圍周邊選取N個位置，布放水下?lián)Q能器，發(fā)射脈沖信號；探測器陣列中的探測器在信號發(fā)射前開始記錄聲音信號、信號發(fā)射后記錄聲音信號；發(fā)射完成后得到探測器陣列記錄的N個位置發(fā)射脈沖信號的聲音信號數(shù)據(jù)，同一個位置的水下?lián)Q能器發(fā)射M次信號，為M組數(shù)據(jù)；因此，一共得到M1+M2+M3+…+MN組數(shù)據(jù)；同時(shí)記錄水下?lián)Q能器發(fā)射脈沖聲音信號位置的具體坐標(biāo)；
S3.在探測器陣列記錄的每組信號數(shù)據(jù)中提取出脈沖信號，并得到每一個探測器接收到脈沖信號起始時(shí)刻的時(shí)間戳；同一組信號數(shù)據(jù)中,總共得到X個時(shí)間戳，其中X代表探測器陣列中探測器的數(shù)量；
S4.同一組信號數(shù)據(jù)中，第i號探測器接收到的脈沖信號起始時(shí)間戳為TI,第j號探測器接收到脈沖信號起始時(shí)刻的時(shí)間戳為Tj，計(jì)算得到第k個脈沖信號發(fā)射位置Pk到第i號探測器和到第j號探測器的距離差Dij-k＝(TI-Tj)˙V,其中V為水下聲速；
S5.假設(shè)i號探測器和j號探測器分別在第u個和第v個網(wǎng)格上，計(jì)算得到第i號探測器和第j號探測器到第k個脈沖信號發(fā)射位置的距離差dij-k；
S6將dij-k與信號分析得到的距離差Dij-k比較，得到兩者之差：
Δdij-k＝Dij-k-dij-k，k＝1,2,3…N；
由于有N個水下?lián)Q能器，即N個脈沖信號發(fā)射位置，因此有N個Δdij,取它們的絕對值之和ΔD，記為位置差；
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