一种水下三维地形匹配定位导航声呐及导航方法与流程

文档序号:20159862发布日期:2020-03-24 20:55阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种水下三维地形匹配定位导航声呐,其特征在于,包括控制系统(31)、数据采集处理系统(32)、多通道接收机(33)、多通道稀疏平行接收线阵(34)、多通道信号源(35)、多通道发射机(36)和多通道发射基阵(37);所述控制系统(31)的输出端双向连接数据采集处理系统(32)的输入端,所述数据采集处理系统(32)的输出端分别连接多通道接收机(33)和多通道信号源(35)的输入端,所述多通道信号源(35)的输出端连接多通道发射机(36)的输入端,所述多通道发射机(36)的输出端连接多通道发射基阵(37)的输入端,所述多通道接收机(33)的输出端连接多通道稀疏平行接收线阵(34)的输入端。

2.根据权利要求1所述的水下三维地形匹配定位导航声呐,其特征在于,所述多通道稀疏平行接收线阵(34)包括第一均匀间距接收线阵(39)、第二均匀间距接收线阵(40)和第三均匀间距接收线阵(41);所述第一均匀间距接收线阵(39)、第二均匀间距接收线阵(40)和第三均匀间距接收线阵(41)由等间距的多个接收阵元(38)组成,其间距由水平观测扇面大小决定;两组相邻的平行阵列间距不等,两个间距的比值服从互质关系。

3.一种水下三维地形匹配定位导航声呐的导航方法,其特征在于,包括以下步骤:

s1:水下三维地形匹配定位导航声呐数据处理流程;

s2:地形匹配处理流程;

s3:多源信息融合导航流程。

4.根据权利要求3所述水下三维地形匹配定位导航声呐的导航方法,其特征在于,所述s1包括以下步骤:

s11:每条接收阵在水平方向上进行波束形成,对垂直于航行方向的发射扇面内的回波进行空间细分接收,得到回波的水平角θ;

s12:对相邻接收阵输出的同号波束回波进行相位差求解处理,利用每个样本对应的两组相位差之间的定量关系估计回波的俯仰角ψ;

s13:根据声波发射和回波到达之间的时间差估计声呐距目标之间的距离r;

s14:根据计算得到的回波的水平角θ、回波的俯仰角ψ和声呐距目标之间的距离r,从而得到目标每个回波样本对应的距离,对于水底的连续回波即能够得到连续的(r、θ、ψ)序列,从而获得连续的三维水下地形;

s15:依据步骤s11至s14同样的方法得到水中障碍目标的三维位置信息,为auv提供避碰依据。

5.根据权利要求3所述水下三维地形匹配定位导航声呐的导航方法,其特征在于,所述s2采用了批相关和非线性滤波相结合的算法,当声呐载体当前定位误差较大时,批相关用以迅速捕获当前地理区域,为非线性滤波连续输出地理位置信息跟踪导航缩小搜索空间,提高搜索效率,进而结合粒子滤波等非线性滤波方法跟踪修正位置、速度等导航信息。

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