[發明專利]一種基于測邊網平差與秩虧自由網延拓的標定方法

在審

• 申請號: 202110312124.3
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113050024A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 黃浩乾;謝家濤
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01S1/72
• 分類號: G01S1/72
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 郭楠

本發明公開了一種基于測邊網平差與秩虧自由網延拓的標定方法，該方法通過相對陣型標定方法收集聲信標的各個互測距信息，即將各個聲信標測距信息融入到同一個陣型標定模型中，且各測距信息相互制約；將測距信息上傳到水面系統，水面系統接收上傳的測距信息后對陣型進行整體優化解算；并建立基于測邊網的整體平差模型，通過基于秩虧自由網的陣型延拓模型對陣型進行拓展，最后由絕對標定法確定坐標與方位。本發明通過基于測邊網的整體平差模型和基于秩虧自由網的陣型延拓模型，并采用基于整體平差的聯合標定方法，提高了陣型標定效率，優化了相對陣型標定精度，克服了目前絕對標定方法中存在的標定精度低和標定效率低下的不足之處。

技術領域

本發明涉及測邊網平差與標定方法，尤其涉及一種基于測邊網平差與秩虧自由網延拓的標定方法。

背景技術

在深海條件下受聲速補償誤差和測量船姿態修正誤差的影響，采用基于測量船只航行的絕對標定方法難以獲得高精度的標定結果，且對于大量投放聲信標的深海資源勘探任務，采用逐個標定的方法效率低下，由于誤差主要來源于測距誤差和傳感器誤差，因此該方法受誤差影響較大。

絕對校準方法采用對稱航跡的測量方式，使各個方位的距離量測誤差相互抵消，以避免聲速分布對校準的影響。但實際上受海況、操作及其它因素的影響較大，航跡難以達到設計的要求。同時，測距儀的坐標受全球衛星定位系統(Global Positioning System,GPS)定位精度和姿態傳感器精度影響，在海洋表面這些誤差無法通過固定點和長時間觀測方法予以消除，且海況條件影響船姿態修正誤差的大小，在海況惡劣時修正誤差必然增大。

由于以上因素，采用絕對標定方法獲得的標定結果存在以下缺陷：標定結果一致性差，且受嚴重受航跡、海況條件影響，標定精度低，標定效率低；誤差隨機，各信標標定結果獨立。

因此，如何有效避免海況對于測量誤差的影響，抵消各個方向的聲速不同帶來測量數據的不準確，是本發明亟需解決的技術問題。

發明內容

發明目的：為克服針對絕對標定方法存在標定精度低和標定效率低下，以及抵消各個方向聲速不同導致的測量數據的不準確的技術缺陷，本發明提出了一種基于測邊網平差與秩虧自由網延拓的標定方法，進而提高了陣型標定效率，優化了相對陣型標定精度。

技術方案：本發明基于測邊網平差與秩虧自由網延拓的標定方法包括以下步驟：

(1)根據初始測邊信息和改正數建立基于測邊網的平差模型，用冗余信息對觀測值附加合理改正數，優化陣型；

(2)建立基于秩虧自由網的陣型延拓模型，列出觀測值的誤差方程，求取參數的修正值；

(3)通過絕對標定法獲得基于測邊網的平差模型的絕對坐標，確立陣型。

步驟(1)中，通過相對陣型標定方法收集聲信標的各個互測距信息，互測距信息相互制約。

同時，步驟(1)中，建立基于測邊網的平差模型的步驟如下：

(1.1)建立測量船與聲信標，聲信標與聲信標的幾何圖形；根據幾何圖形構建角度閉合方程：

根據余弦定理，由測得的邊長信息分別計算出以P_N為頂點的N-1個角的角度值，其帶有誤差的計算值為∠P₁P_NP₂、∠P₂P_NP₃、···∠P_N-1P_NP₁；并設對應的角度真值為

以角度改正數表示該圖形條件為：

其中是∠P_N-1P_NP₁的修正值；