[发明专利]一种基于深潜器的黑匣子声信标搜探航路规划方法

说明书

本发明提出一种基于深潜器的黑匣子声信标搜探航路规划方法，采用本发明所涉及的航路规划方法能使潜器发现声信标，引导潜器接近声信标，定位声信标坐标并有效提高定位精度。本发明所涉及的航路规划主要由三个阶段构成，即：信号搜索阶段、测向导引阶段及精确定位阶段。其中，信号搜索阶段采用梳形搜索路径，采用梳形搜索路径可保证较高的信号搜索效率及较低的漏扫概率；测向导引阶段采用弧形路径，目的是在不丢失目标的前提下，引导潜器快速接近目标；精确定位阶段采用圆形路径，保证了目标的定位精度。本发明可应用于飞机、舰船黑匣子搜索，失事潜艇、潜器营救等场景。

技术领域

本发明属于黑匣子声信标搜探技术领域，特别是涉及一种基于深潜器的黑匣子声信标搜探航路规划方法。

背景技术

黑匣子声信标搜探技术，指的是利用水下黑匣子声信标所发射的水声信号，对声信标进行搜索与定位的技术，可应用于于飞机、舰船黑匣子搜索，失事潜艇、潜器营救等场景。相对于基于舰船平台的水下声信标搜探，深潜器可以下潜至接近于声信标所在的水层，增强了所接收声信号，进而提高了搜索质量与定位精度。因此，更加适用于执行深远海黑匣子声信标搜探任务。

在黑匣子声信标搜探领域，现有的文献与专利主要集中于对搜探声纳阵的设计及对定位解算方法的研究，而很少涉及对航路规划方法的探索。实际上，黑匣子声信标搜探的搜探效率、搜探概率、定位精度等关键指标均与搜探航路密切相关。因此，有必要对黑匣子声信标搜探的航路规划问题进行研究，以进一步提高水下声信标搜探质量。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提出了一种基于深潜器的黑匣子声信标搜探航路规划方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种基于深潜器的黑匣子声信标搜探航路规划方法，所述航路规划方法包括三个阶段：信号搜索阶段、测向导引阶段及精确定位阶段；

步骤一：首先进入信号搜索阶段，信号搜索阶段采用梳形路径，潜器沿该梳形路径行驶，利用水听器阵列载荷监听水声信号，一旦侦测到声信标所发射的水声信号，则转入下一步骤；

步骤二：测向导引阶段采用弧形路径，潜器在行驶过程中不断根据水声信号的时延及方位信息解算声信标位置，并根据解算结果实时更新航向，当潜器接近声信标到指定距离时，结束测向导引阶段，并转入精确定位阶段；

步骤三：精确定位阶段采用圆形轨迹，精确定位阶段用于解算声信标位置。

进一步地，所述信号搜索阶段的搜索效率为：

其中，

式中，h_v为潜器所在水层的深度；h_sea为声信标所在水层的深度；R_range为水听器作用距离；2R_shu为梳形路径的间距；v为潜器行驶速度。

进一步地，在所述测向导引阶段引入可控系数k实现对定位精度与接近速度的均衡，引入可控系数k后，所述航向为：

式中：v_v为垂向航向；v_P为径向航向；r_m为精确定位阶段的航路半径；s为潜器距离声信标的实时距离。

进一步地，基于可控系数k的测向导引阶段具体实现步骤为：

第一步：输入航路可控系数k，默认值为0.7；

第二步：进行声信标定位解算，并根据定位解算结果计算潜器距离声信标的实时距离s；

第三步：将实时距离s代入航向计算公式，计算航向；