[发明专利]水下目标自定位与导航的倒置长/超短基线方法及装置

权利要求书

1.一种水下目标自定位与导航的倒置长/超短基线方法，其特征在于，所述方法包括：

采用倒置长基线原理和水面GPS定位设备进行水下多阵元基站的定位；

通过半相干编码解码与长、短基线定位的相结合，解算多个用户目标与多阵元基站的相对空间位置，实现了多个目标实时的自我定位与导航服务；

其中，所述采用倒置长基线原理和水面GPS定位设备进行水下多阵元基站的定位具体为：

水面接收换能器在确定位置询问水下各个阵元应答器，各个阵元应答器收到询问信号发出具有各自特征的编码应答信号，水面换能器接收编码应答信号；

通过半相干解调出各个阵元发出的基带特征信号，分别估计声波在换能器与四阵元之间的来返时间，确定换能器与单个阵元的相对距离；

通过水面四个位置GPS数据和四个相对位置，并结合倒置长基线原理以及最小二乘法定位该单个阵元的绝对位置；

所述接收换能器为：单路信号输出多路信号输入的工作模式；

所述半相干编码解码为：

在每一路信号中采用两个不同频率进行调频编码发射，同轴以及相邻的两个阵元共用一频率，另外一个频率不同；

所述编码应答信号同时采用半相干的频分多址和调频信号编码方式发射；

所述分别估计声波在换能器与四阵元之间的来返时间，确定换能器与单个阵元的相对距离具体为：

根据超短基线定位原理结合深度传感器，得出单个目标换能器分别与x轴和y轴的夹角和距离基站中心原点的距离，获取目标换能器的空间方位，实现实时定位和导航任务；

所述得出单个目标换能器分别与x轴和y轴的夹角和距离基站中心原点的距离具体为：

将位于x轴上两路编码信号的非相干频率去除，保留两路信号的相干频率成分，根据两路相干频率的相位差计算出单个目标换能器与x轴的夹角；

同理，采用相干频率解相位差的方式，计算获取单个目标换能器与y轴的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种水下目标自定位与导航的倒置长/超短基线方法，其特征在于，所述方法还包括：

变换水下基站四阵元的局部坐标系，在目标接收端按照基站设置的不同局部坐标系，进行多次测量以减小测量误差。

3.一种水下目标自定位与导航的倒置长/超短基线装置，其特征在于，所述装置包括：单个换能器、水下自主编码应答的四阵元阵列基站以及数据处理器，所述数据处理器执行所述权利要求1-2中任一权利要求所述的方法步骤。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时使所述处理器执行权利要求1-2中的任一项所述的方法步骤。