[發(fā)明專利]水面活動(dòng)平臺(tái)用的水聲接收器位置實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110653174.8
• 申請(qǐng)日: 2021-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN113608168B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔浩亮;匡彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司七五0試驗(yàn)場(chǎng)
• 主分類號(hào): G01S5/22
• 分類號(hào): G01S5/22;G01S19/42
• 代理公司: 昆明今威專利商標(biāo)代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

1.水面活動(dòng)平臺(tái)用的水聲接收器位置實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于包括：

高頻發(fā)射換能器(5)，通過柔性水密承重電纜連接并安裝在與水聲接收器(4)相近或相接觸的位置上，用于向超短基線定位基陣(2)發(fā)射校準(zhǔn)水聲信號(hào)；

超短基線定位基陣(2)，安裝在水面活動(dòng)平臺(tái)上，用于接收來自高頻發(fā)射換能器(5)的校準(zhǔn)水聲信號(hào)，并將接收到的校準(zhǔn)水聲信號(hào)傳輸至校準(zhǔn)信號(hào)處理設(shè)備(3)；

校準(zhǔn)信號(hào)處理設(shè)備(3)，用于接收超短基線定位基陣(2)接收到的校準(zhǔn)水聲信號(hào),完成信號(hào)檢測(cè)處理及超短基線定位解算，得到水聲接收器(4)水平位移信息，并發(fā)送至船基/岸基水聲定位跟蹤系統(tǒng)數(shù)據(jù)解算處理設(shè)備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水聲接收器位置實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述超短基線定位基陣(2)，接收指向性為水平全向、垂直下半空間不小于±30°；自校準(zhǔn)裝置的水聲校準(zhǔn)信號(hào)工作頻段不小于95kHz，發(fā)射聲源級(jí)不大于175dB。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水聲接收器位置實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述超短基線定位基陣(2)、高頻發(fā)射換能器(5)與水聲接收器(4)的工作頻段不同，所述水聲接收器(4)和高頻發(fā)射換能器(5)相接觸式或近距離分布安裝，高頻發(fā)射換能器(5)與置于水密電子艙(8)內(nèi)的水聲信號(hào)發(fā)射器連接，受水聲信號(hào)發(fā)射器控制發(fā)出水聲信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水聲接收器位置實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述水面活動(dòng)平臺(tái)還包括有衛(wèi)星定位設(shè)備(6)，與校準(zhǔn)信號(hào)處理設(shè)備(3)數(shù)據(jù)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水聲接收器位置實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述水聲發(fā)射器(4)安裝在水密電子艙內(nèi)，所述水面活動(dòng)平臺(tái)為測(cè)量船、水面無人器、浮標(biāo)等其中的一種。

6.水面活動(dòng)平臺(tái)用的水聲接收器位置實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、在水面活動(dòng)平臺(tái)的水下水聲發(fā)射器(4)的相近位置靠近或相接觸式地安裝高頻發(fā)射換能器(5)；

步驟S2、高頻發(fā)射換能器(5)接收水聲信號(hào)發(fā)射機(jī)的校準(zhǔn)指令，基于校準(zhǔn)指令發(fā)出校準(zhǔn)水聲信號(hào)；

步驟S3、安裝在水面活動(dòng)平臺(tái)上的超短基線定位基陣(2)接收校準(zhǔn)水聲信號(hào)，并發(fā)送至校準(zhǔn)信號(hào)處理設(shè)備(3)，

步驟S4、校準(zhǔn)信號(hào)處理設(shè)備(3)完成信號(hào)檢測(cè)處理及超短基線定位解算，得到水聲接收器(4)水平位移信息，并發(fā)送至船基/岸基水聲定位跟蹤系統(tǒng)數(shù)據(jù)解算處理設(shè)備。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水聲接收器位置實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)方法，其特征在于，還包括：步驟S5、獲取安裝在水面活動(dòng)平臺(tái)上的衛(wèi)星定位設(shè)備(6)的定位參數(shù)，并和水聲接收器(4)的水平位移信息進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)修正，得到真實(shí)的水聲接收器(4)的實(shí)際坐標(biāo)信息。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水聲接收器位置實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)方法，其特征在于，高頻發(fā)射換能器(5)和超短基線定位基陣(2)的水聲校準(zhǔn)信號(hào)工作頻段：不小于95kHz；發(fā)射聲源級(jí)：不大于175dB；接收指向性：水平全向、垂直下半空間不小于±30°；水平自定位精度：優(yōu)于R×5‰(R為斜距)；重復(fù)周期：1s～10s，1s可調(diào)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水聲接收器位置實(shí)時(shí)自校準(zhǔn)方法，其特征在于，信號(hào)處理時(shí)采用單頻窄脈沖信號(hào)包絡(luò)前沿檢測(cè)方法進(jìn)行測(cè)距時(shí)延估計(jì)，通過高采樣率A/D采樣及插值處理，試延估計(jì)精度可優(yōu)于2μs；基于接收器深度同時(shí)通過壓力傳感器直接測(cè)量獲得的優(yōu)勢(shì)條件，通過水平面投影圓交會(huì)原理實(shí)現(xiàn)對(duì)水聲接收器(4)的水平位置定位解算，再結(jié)合深度信息實(shí)現(xiàn)空間三維定位校準(zhǔn)，利用超短基線陣(2)的冗余測(cè)距信息，4陣元冗余結(jié)構(gòu)、基于超定方程的最小二乘定位解算算法進(jìn)行高精度定位解算。