[发明专利]一种基于虚拟测距信标的单信标测距定位方法

权利要求书

1.一种基于虚拟测距信标的单信标测距定位方法，其特征在于，其具体的实现步骤包括：

(1)根据坐标系旋转理论，将水下目标在载体坐标系中的运动参数转化为大地坐标系中的运动参数；

(2)根据水下目标大地坐标系中的运动参数和实际布放的信标建立虚拟测距信标；

(3)根据虚拟测距信标位置和单信标测距信息建立观测方程，建立虚拟长基线定位的概念；

(4)对单信标测距观测方程组成的定位方程组求解，得到目标在大地坐标系中位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟测距信标的单信标测距定位方法，其特征在于，所述的步骤(1)的具体实现步骤包括：

(1.1)将声学测距系统的测距仪安装在水下目标平台上，将声信标通过锚系结构布放与水底，预先标定得到信标在大地坐标系下的地理位置AT；

(1.2)将载体坐标系安装在水下目标上，在载体坐标系下测量水下目标的运动参数，在大地坐标系下测量水底声信标的位置；

(1.3)测量载体坐标系与大地坐标系之间的夹角，得到水下目标的姿态角，其中水下目标的姿态角包括航向角ψ、俯仰角θ和横滚角

(1.4)通过水下目标的姿态角计算水下目标的旋转角

(1.5)通过旋转矩阵将载体坐标系{B}变换到大地坐标系{L}，

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟测距信标的单信标测距定位方法，其特征在于，所述的步骤(2)的具体实现步骤包括：

(2.1)通过载体坐标系测量得到水下目标的运动速度为^Bv_b＝(v_f,v_r,v_v)^T，由步骤(1)得到载体坐标系变换到大地坐标系的旋转矩阵

(2.2)根据水下目标的运动速度^Bv_b及载体坐标系变换到大地坐标系的旋转矩阵得到水下目标在大地坐标系下的运动速度^Lv_b，

vLb=(vx,vy,vz)T=RBL·vBb]]>

(2.3)测量不同测距周期T下水下目标的坐标位置以及水下目标至水底布放的单只声信标的测量距离，根据测量的数据建立对应的声学测距观测方程；

(2.4)根据水下目标工作时的运动参数，测量第i个测距周期T_i的水下目标在大地坐标系下的速度^Lv_bi，计算得到相邻测距周期水下目标的位置关系；

(2.5)通过相邻测距周期水下目标的位置关系求解不同测距周期对应的声学测距观测方程，建立虚拟测距信标VT。

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟测距信标的单信标测距定位方法，其特征在于，所述的步骤(3)的具体实现步骤包括：

(3.1)根据载体坐标系测量第n个测距周期时水下载体的坐标X_bn，确定虚拟测距信标VT_i至水下目标的测量距离r_i，根据虚拟测距信标位置和单信标测距信息建立观测方程；

(3.2)利用多个测距周期的观测方程构成观测方程组，建立虚拟测距信标个数与距离测量观测方程相等的物理模型，形成虚拟长基线定位的概念。