[发明专利]基于时间信息通过单个水听器对水底声信标的定位方法

权利要求书

1.基于时间信息通过单个水听器对水底声信标的定位方法，其特征在于

通过移动平台携带单个水听器，对处在水底的声信标进行定位，包括以下步骤：

采集所述水听器接收到的相邻的两个脉冲信号的传播时间差；

基于所述传播时间差，通过获取所述移动平台的航速、航向，以及在所述水听器接收到每个所述脉冲信号时所述移动平台的第一位置坐标，构建非线性定位解算模型，其中，所述非线性定位解算模型用于通过迭代解算，获取所述声信标的第二位置坐标；

在获取所述第一位置坐标的过程中，所述第一位置坐标的表达式为：

p_i＝[xw_i，yw_i]^T

其中，P_i表示水听器接收到第i个脉冲时的位置坐标，V表示航速，C表示航向，表示第i个脉冲的到达时间t_i与第i-1个脉冲的到达时间t_i-1传播时间差；

所述非线性定位解算模型为非线性定位解算方程，用于通过改进的牛顿法解算信标位置，其中，所述非线性定位解算模型表示为：

F(z)＝cf

其中，表示水听器接收到的相邻两个水声脉冲时间间隔变化，其中，T为信标发射脉冲周期，为已知量；c为声波在海水中的传播速度，失事声信标位置坐标以矩阵表示为z＝[x y]；X＝[xw₁,xw₂,…,xw_i]^T，表示为前i个水听器位置的横向分量序列；Y＝[yw₁,yw₂,…,yw_i]^T，表示为前i个水听器位置的纵向分量序列；

在获取第二位置坐标的过程中，通过设置迭代初值、迭代步长因子、迭代次数，对所述非线性定位解算模型进行解算，获取第二位置坐标，其中，通过改进的牛顿法对所述非线性定位解算模型进行解算；

在对所述非线性定位解算模型进行解算的过程中，根据所述迭代初值，通过所述非线性定位解算模型，获取第一迭代步长量及其对应的第一误差值；

根据所述第一迭代步长量对所述非线性定位解算模型进行解算，获取第二误差值；

根据所述第一误差值和所述第二误差值的关系，通过调整所述迭代步长因子，使得所述第二误差值小于所述第一误差值后，获取所述第二误差值对应的第二迭代步长量；

根据所述第二迭代步长量，对所述非线性定位解算模型进行解算，生成所述第二位置坐标；在调整所述迭代步长因子的过程中，当所述第二误差值小于等于所述第一误差值时，所述迭代步长因子缩小十倍；当所述第二误差值大于所述第一误差值时，所述迭代步长因子扩大十倍；

在获取第二迭代步长量的过程中，当所述迭代步长因子大于等于10⁶时，根据所述迭代步长因子对应的误差值作为所述第二误差值，生成所述第二位置坐标；

在生成第二位置坐标的过程中，当所述第二误差值随测量时间的增大逐渐趋于平稳时，根据所述第二误差值对应的所述第二迭代步长量，生成的所述第二位置坐标为所述声信标的位置坐标。

2.根据权利要求1所述基于时间信息通过单个水听器对水底声信标的定位方法，其特征在于：

用于实现所述定位方法的定位系统，包括：

数据采集模块，用于采集所述传播时间差、所述航速、所述航向、所述第一位置坐标；

位置解算模块，用于构建所述非线性定位解算模型，通过迭代解算，获取所述声信标的第二位置坐标。

3.根据权利要求2所述基于时间信息通过单个水听器对水底声信标的定位方法，其特征在于：

所述定位系统用于设置在所述移动平台上。

4.根据权利要求3所述基于时间信息通过单个水听器对水底声信标的定位方法，其特征在于：

所述定位系统应用于智能装置中，所述智能装置分别与所述移动平台和所述水听器进行数据交互，通过收集所述移动平台和所述水听器采集的所述声信标的信标脉冲信号，对所述声信标进行定位。