[实用新型]一种水面活动平台用的水声接收器位置实时自校准装置

说明书

本实用新型专利公开了水面活动平台用的水声接收器位置实时自校准装置，装置由装载于水面活动平台上的超短基线定位基阵及校准信号处理设备，连接于柔性电缆下端头的水声信号发射器和高频发射换能器组成，可在近距离、有效开角范围内直接对水下水声接收器进行高精度定位，为基于水面活动平台的高精度水声定位跟踪测量基阵现场、实时校准提供可行、有效的技术手段，可解决在高海/湖况、大流速条件下，柔性长缆悬浮、吊放或拖曳基阵的水声接收器随流扰动导致系统定位精度降低的难题，同时采用声兼容设计方案，大大提高了实用性。

技术领域

本实用新型涉及水下试验与测试技术领域，具体为一种水面活动平台用的水声接收器位置实时自校准装置。

背景技术

基于浮标、水面无人器动平台或舰船等水面活动平台搭载安装方式的水声跟踪定位系统在海/湖上使用时，为规避或降低恶劣水文条件、复杂水面工况以及近水面背景干扰噪声大等不利因素的影响，需将与水面活动平台连接的水声接收器(单水听器或基阵)通过柔性电缆布放至一定深度。但同时带来了另一个问题：受风浪、水流的影响，水声接收器与水面平台的相对位置摆动或漂移现象严重，如附图1所示，使得接收器的水下实际位置参数已无法直接使用水面平台的高精度卫星定位数据替代，若该问题不予解决，必然导致水声测量精度大大降低。若系统为多个水声测量节点构成的长基线系统，则水下基阵阵型一直处于随流摆动状态，特别是在恶劣水文或高海/湖况条件下问题更加突出，由此带来的定位误差可能造成系统无法有效使用。

对此，以往通常利用水声接收器的布放缆长、布放深度及水流流向等数据进行粗略补偿修正，取得了一定的改善效果。但水下航行器技术的发展对水声跟踪定位测量系统的测量精度、作用范围等能力及水平提出了越来越高的要求，传统补偿修正方式因参与计算的几个参数本身又存在较大的不确定性(如流向数据难以实现原位实时精细测量)，在高海/湖况、大流速条件下长缆布放使用时，仍然无法有效解决水声接收器位置的随流摆动难题。

实用新型的内容

为了解决上述技术问题本实用新型的目的是了一种超短基线水声自发自收定位校准装置方案，主要用于采用柔性连接布放(如吊放、悬浮或拖曳)方式的基于浮标、水面无人器动平台或舰船等类型的水声定位跟踪测量系统声接收器的水下位置参数的实时自校准，包括多个声接收器(水声测量节点)构成的长基线阵阵型自校准，也可用于其他非刚性连接水下传感器的实时位置测量。可为基于水面活动平台的高精度水声定位跟踪测量基阵的现场、实时校准提供可行、有效的技术途径，能够解决在高海/湖况、大流速条件下，柔性长缆悬浮、吊放或拖曳基阵的水声接收器随流摆动导致系统定位精度降低等系列问题。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型技术是通过以上技术方案或者手段实现的。装载于水面活动平台上的超短基线定位基阵和校准信号处理设备，与水面活动平台上的供电系统连接并向水下延伸的柔性水密承重电缆，柔性水密承重电缆的下端头连接安装有水声接收器、水声接收器和高频发射换能器，所述水声接收器和高频发射换能器相接触式或近距离分布安装，所述超短基线定位基阵能接收高频发射换能器发出的水声信号并连接校准信号处理设备；

进一步，超短基线定位基阵、高频发射换能器与水声接收器的工作频段不同。同时超短基线定位基阵接收指向性为水平全向、垂直下半空间不小于±30°，自校准装置的水声校准信号工作频段不小于 95kHz，发射声源级不大于175dB。

进一步，水面活动平台还包括有卫星定位设备，与校准信号处理设备数据连接。而水声接收器安装在水密电子舱内。水面活动平台为测量船、水面无人器、浮标等其中的一种。

与现有技术相比本实用新型技术所具有的有益效果是：

本实用新型专利采用自发自收式超短基线高频水声定位方案，在低发射声源级条件下、良好接收开角范围内，实现短距离柔性连接(布放)的水声接收器水下位置的实时高精度自校准，也解决了传统测量方式在恶劣水况条件下布放过长和测量误差较大、测量不准确等问题。