[发明专利]一种超短基线水下声学定位校准时异常值探测的方法

摘要

本发明公开了一种超短基线水下声学定位校准时异常值探测的方法，属于海洋资源探测技术领域，本发明一种超短基线水下声学定位校准时异常值探测的方法，具有普适特性，应用该方法可以探测超短基线校准声学坐标异常值，既考虑了校准时船以近似圆形轨迹行驶，又结合了最小二乘法所具有的稳健统计数学特征，能较好的探测声学坐标异常值，是一种声学坐标异常值的稳定性探测方法。

主权项

1.一种超短基线水下声学定位校准时异常值探测的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：计算船坐标系下的应答器坐标假设航向偏移量Δα、纵摇偏移量Δβ和横滚偏移量Δγ均为0的前提下，根据换能器坐标系与船坐标系之间的转换矩阵，计算应答器在船坐标系下的坐标P船；P船＝TΔα·TΔβ·TΔγ·P换   (4)；其中，T_Δγ为应答器的换能器坐标绕X_换轴旋转Δγ角的转换矩阵，T_Δβ为应答器的换能器坐标绕Y_换轴旋转Δβ角的转换矩阵，T_Δα为应答器的换能器坐标绕Z_换轴旋转Δα角的转换矩阵；P_船为应答器在船坐标系下的坐标，P_换为应答器在换能器坐标系下的坐标，步骤2：计算大地坐标系下的应答器坐标根据姿态传感器获取的航向角α、纵摇角β和横滚角γ三轴姿态参数，利用船坐标系与大地坐标系之间的转换矩阵，计算应答器在大地坐标系下的坐标；P地＝Tα·Tβ·Tγ·P船   (8)；其中，T_γ为应答器的船坐标绕X_船轴旋转γ角的转换矩阵，T_β为应答器的船坐标绕Y_船轴旋转β角的转换矩阵，T_α为应答器的船坐标绕Z_船轴旋转α角的转换矩阵；P_船为应答器在船坐标系下的坐标，P_地为应答器在大地坐标系下的坐标，步骤3：将应答器在大地坐标系下的坐标和船运行轨迹的GPS大地坐标通过高斯变换，转换为高斯平面直角坐标系下的坐标；步骤4：平移船运行轨迹的GPS大地坐标求取应答器的平均坐标，将应答器的平均坐标作为应答器的实际坐标，以应答器的平均坐标作为新的坐标系原点，将船运行轨迹的GPS大地坐标分别沿x、y和z轴平移，得到以应答器的实际坐标为圆心的近似圆；步骤5：求取船运行轨迹的半径通过步骤3中的高斯平面直角坐标系下的坐标，利用最小二乘法，拟合船轨迹，得到拟合圆的圆心和半径；步骤6：求距离误差的中误差根据船的平面位置坐标计算与拟合圆的圆心的平面距离，计算该平面距离与拟合圆的半径之差，求取中误差，船轨迹各点到拟合圆的圆心的距离与拟合圆的半径的距离差超过2倍中误差时，船在该点的声学测量值为无效值，视为粗差被剔除；然后执行步骤7；步骤7：将粗差作为异常值剔除后，重新组成新的船运行轨迹，重复步骤5‑6，直到不存在异常值为止。