[发明专利]一种应用于船载侧扫声呐的海底目标定位方法及系统

权利要求书

1.一种应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采用声呐源位置信息获取模块获得侧扫声呐的经度参数x₁、纬度参数y₁、船体姿态参数横摇角α、船体姿态参数纵摇角β、船体姿态参数航向角γ和声呐至海底的高度参数H₁，得到声呐源的位置信息：

X₁＝[x₁ y₁ H₁ β γ α]；

S2：采用姿态矫正矩阵计算模块计算姿态矫正坐标变换矩阵T：

S3：采用海底目标相对位置信息获取模块确定海底目标相对于所述声呐源的位置信息，以所述声呐源为原点，Y轴指向船体运动方向，X轴垂直于Y轴指向声呐源右侧，根据右手定则确定Z轴，建立声呐源坐标系，确定海底目标相对于声呐源的相对位置：

其中，所述x₂为X轴上所述海底目标相对于所述声呐源的水平距离，所述y₂为Y轴上所述海底目标相对于所述声呐源的水平距离，y₂＝0，所述分别为海底目标与声呐源坐标系的X轴、Y轴、Z轴的夹角，所述H₂为侧扫声呐到海底平面的高度，H₂＝H₁；

S4：采用海底目标定位模块、利用所述步骤S2得到的姿态矫正坐标变换矩阵T对所述S3步骤得到的海底目标相对位置信息进行修正，得到海底目标在大地坐标系下的精确位置信息所述x₃为X轴上所述海底目标在大地坐标系下的经度参数，所述y₃为Y轴上所述海底目标在大地坐标系下的纬度参数，所述H₃为所述声呐源至海底平面的高度，H₃＝H₁，所述分别为所述海底目标与大地坐标系的X轴、Y轴、Z轴的夹角；

S5：声呐图像显示模块接收所述海底目标定位模块获得的海底目标在大地坐标系下的位置信息，所述声呐图像显示模块将位置信息转换为图像信息，并输出得到完整的海底目标图像。

2.根据权利要求1所述的一种应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法，其特征在于，所述S4步骤包括以下步骤：

S41：利用所述步骤S2得到的姿态矫正坐标变换矩阵T对所述S3步骤得到的x₂、y₂、H₂进行信息修正：

其中所述x₂′、y₂′分别为姿态矫正矩阵修正后在声呐源坐标系中海底目标在X轴和Y轴上到声呐源的水平距离，H₂′为姿态矫正矩阵修正后声呐源至海底平面的高度；

S42：利用所述S41步骤得到的参数，计算大地坐标系下所述海底目标的位置信息：

S43：计算所述海底目标在大地坐标系下的角度参数：

atan2(β，α)为计算的反正切值，返回值在(-π，π)之间，为坐标系原点至点(α，β)的方位角。

3.根据权利要求1所述的一种应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法，其特征在于，所述S3步骤中的所述R为侧扫声呐倾斜距离。

4.根据权利要求1所述的一种应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法，其特征在于，所述S3步骤中具有如下关系：

atan2(β，α)为计算的反正切值，返回值在(-π，π)之间，为坐标系原点至点(α，β)的方位角。

5.一种采用如权利要求1-4任一所述的应用船载侧扫声呐的海底目标定位方法的系统，其特征在于，包括声呐源位置信息获取模块、姿态矫正矩阵定位模块、海底目标相对位置信息获取模块、海底目标定位模块、声呐图像显示模块。

6.根据权利要求5所述的应用船载侧扫声呐的海底目标定位系统，其特征在于，所述声呐源位置信息获取模块分别与所述姿态矫正矩阵定位模块和所述海底目标相对位置信息获取模块通信连接。