[发明专利]一种超短基线水声测距方法及系统

权利要求书

1.一种超短基线水声测距方法，其特征在于，包括：

步骤1，获取超短基线定位系统声线的初始掠射角估计值；

步骤2，根据所述初始掠射角估计值与声学基阵高度对应的映射表，实时计算当前有效声速c_e；

步骤3，根据所述c_e与实测的声线传播时长τ的乘积，获得应答器斜距；

所述映射表通过如下离线方法获得：

步骤21，将目标水域划分成K层恒定深度梯度连接的水层；

步骤22，设定所述声学基阵高度范围[p^tz(1),p^tz(n)]及声线初始掠射角范围[α₀(1),α₀(m)]，并等间隔采样，形成采样值组合向量：{p^tz(i)、α₀(j)}，p^tz(i)表示[p^tz(1),p^tz(n)]内的第i个等间隔采样值，通过式(3)计算获得；α₀(j)表示[α₀(1),α₀(m)]内的第j个等间隔采样值，通过式(4)计算获得；i|i≤n,i∈N^*，j|j≤m,j∈N^*，N^*表示正整数集合；

步骤23，利用下式(5)计算声线长度：

其中，x(i,j)和r(i,j)分别表示p^tz(i)和α₀(j)对应的应答器水平距离和声线长度；p^rz表示应答器的高度；

步骤24，利用下式(6)求解声线传播时长；

其中，τ(i,j)表示声学基阵高度为p^tz(i)、声线初始掠射角为α₀(j)时的声线传播时长；α_k为第k水层的声线掠射角；g_k为第k水层的声速梯度,c(z_k)和c(z_k+1)分别为深度z_k和z_k+1下的声速；

步骤25，利用下式(7)求解等效声速c_e(i,j)：

步骤26，遍历所述步骤22获得所有采样值组合向量，并返回所述步骤23，将采样值组合向量与其相应的等效声速建立成所述映射表。

2.如权利要求1所述的超短基线水声测距方法，其特征在于，所述步骤1中，所述初始掠射角估计值的获取方法具体包括：

步骤11，设置应答器的深度p^rz、初始掠射角范围[α₀(1),α₀(m)]和搜索停止阈值τ_t以及载入声速剖面c(z)，将目标水域划分成K层恒定深度梯度连接的水层；

步骤12，根据初始掠射角范围，获取初始掠射角α₀；

步骤13，根据所述α₀，确定划分好的第k水层的声线掠射角α_k，并利用下式(1)计算声线传播时长τ^′；

其中，g_k为由式(2)描述的第k水层的声速梯度，c(z_k)和c(z_k+1)分别为深度z_k和z_k+1下的声速；

步骤14，对比所述τ^′与实际测量到的声线传播时长τ，如果|τ^′-τ|τ_t，则停止搜索，并将当前的α₀作为初始掠射角估计值予以输出；否则，更新α₀的值，重复步骤12和步骤13。

3.如权利要求2所述的超短基线水声测距方法，其特征在于，所述步骤14中，更新α₀的值的方法具体包括：

如果τ^′-τ≤0，则α₀:

如果τ^′-τ0，则α₀: