[发明专利]一种基于测角变换的超短基线安装角度误差抗粗差校准方法

摘要

本发明涉及一种超短基线定位系统的系统误差校准方法。本发明为了有效减小水体折射及测量粗差对超短基线定位系统的定位精度的影响。通过测量环境参量数据与超短基线测量数据计算应答器与超短基线基阵之间本征声线及其与坐标平面夹角，利用本征声线与基阵、大地平面的夹角矢量构建超短基线安装角度误差测角变换校准模型，并在对最小二乘求解模型方程的过程中根据观测残差设计抗粗差权矩阵，采用抗粗差最小二乘估计超短基线安装角度误差。能够有效的补偿由于水体中环境参量梯度变化造成的超短基线安装角度误差求解偏差；通过抗粗差权值减小粗差对校准求解的影响，提高安装角度误差的校准准确性与一致性。

主权项

一种基于测角变换的超短基线安装角度误差抗粗差校准方法，其特征在于：所述方法是按照以下步骤实现的：(1)利用CTD仪器采集校准作业水域的水体环境参数：温度、盐度；将温度、盐度数据通过乌德公式计算得到水体的声速剖面；(2)装有待校准超短基线定位系统的船只围绕锚定于水底、大地坐标已知的应答器航行，航行过程中记录超短基线校准数据，包括：船只大地位置、船只航向、船只姿态以及应答器的基阵坐标系坐标；根据应答器的基阵坐标系坐标计算应答器与超短基线基阵之间的本征声线与基阵平面的夹角矢量；利用声速剖面、应答器以及船只大地坐标计算应答器与超短基线基阵之间本征声线与大地平面的夹角矢量；(3)重复步骤(2)获得超短基线校准数据组；每组超短基线校准数据包括：船只大地位置、船只航向、船只姿态以及应答器的基阵坐标系坐标；(4)根据所观测的本征声线与基阵平面的夹角矢量及本征声线与大地平面的夹角矢量，利用等权值最小二乘计算超短基线安装角度误差抗粗差测角变换校准方程中的观测残差向量，根据残差向量计算抗粗差校准的抗粗差估计权值矩阵；(5)利用将抗粗差估计权值矩阵替换步骤(4)中的抗粗差估计权值矩阵，利用抗粗差最小二乘计算超短基线安装角度误差抗粗差校准方程，估计超短基线安装角度误差；在步骤(2)中：所述计算应答器与超短基线基阵之间的本征声线与基阵平面的夹角矢量的过程为：从超短基线校准数据中提取应答器在基阵坐标系的xy坐标与斜距R，根据超短基线测向原理可计算出本征声线与基阵平面夹角矢量余弦值：cosΦ→Array=(kX→J/R,-1-k2|X→Jxy|2/R2)T]]>其中k为声速修正系数,为基阵与应答器的水平距离。