水面活动平台用的水声接收器位置实时自校准系统和方法与流程

技术特征：
1.水面活动平台用的水声接收器位置实时自校准系统，其特征在于包括：高频发射换能器(5)，通过柔性水密承重电缆连接并安装在与水声接收器(4)相近或相接触的位置上，用于向超短基线定位基阵(2)发射校准水声信号；超短基线定位基阵(2)，安装在水面活动平台上，用于接收来自高频发射换能器(5)的校准水声信号，并将接收到的校准水声信号传输至校准信号处理设备(3)；校准信号处理设备(3)，用于接收超短基线定位基阵(2)接收到的校准水声信号,完成信号检测处理及超短基线定位解算，得到水声接收器(4)水平位移信息，并发送至船基/岸基水声定位跟踪系统数据解算处理设备。2.根据权利要求1所述的水声接收器位置实时自校准系统，其特征在于，所述超短基线定位基阵(2)，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。3.根据权利要求1所述的水声接收器位置实时自校准系统，其特征在于，所述超短基线定位基阵(2)、高频发射换能器(5)与水声接收器(4)的工作频段不同，所述水声接收器(4)和高频发射换能器(5)相接触式或近距离分布安装，高频发射换能器(5)与置于水密电子舱(8)内的水声信号发射器连接，受水声信号发射器控制发出水声信号。4.根据权利要求1所述的水声接收器位置实时自校准系统，其特征在于，所述水面活动平台还包括有卫星定位设备(6)，与校准信号处理设备(3)数据连接。5.根据权利要求1所述的水声接收器位置实时自校准系统，其特征在于，所述水声发射器(4)安装在水密电子舱内，所述水面活动平台为测量船、水面无人器、浮标等其中的一种。6.水面活动平台用的水声接收器位置实时自校准方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、在水面活动平台的水下水声发射器(4)的相近位置靠近或相接触式地安装高频发射换能器(5)；步骤s2、高频发射换能器(5)接收水声信号发射机的校准指令，基于校准指令发出校准水声信号；步骤s3、安装在水面活动平台上的超短基线定位基阵(2)接收校准水声信号，并发送至校准信号处理设备(3)，步骤s4、校准信号处理设备(3)完成信号检测处理及超短基线定位解算，得到水声接收器(4)水平位移信息，并发送至船基/岸基水声定位跟踪系统数据解算处理设备。7.根据权利要求6所述的水声接收器位置实时自校准方法，其特征在于，还包括：步骤s5、获取安装在水面活动平台上的卫星定位设备(6)的定位参数，并和水声接收器(4)的水平位移信息进行实时校准修正，得到真实的水声接收器(4)的实际坐标信息。8.根据权利要求6所述的水声接收器位置实时自校准方法，其特征在于，高频发射换能器(5)和超短基线定位基阵(2)的水声校准信号工作频段：不小于95khz；发射声源级：不大于175db；接收指向性：水平全向、垂直下半空间不小于
±
30
°
；水平自定位精度：优于r
×5‰
(r为斜距)；重复周期：1s～10s，1s可调。9.根据权利要求6所述的水声接收器位置实时自校准方法，其特征在于，信号处理时采用单频窄脉冲信号包络前沿检测方法进行测距时延估计，通过高采样率a/d采样及插值处理，试延估计精度可优于2μs；基于接收器深度同时通过压力传感器直接测量获得的优势条件，通过水平面投影圆交会原理实现对水声接收器(4)的水平位置定位解算，再结合深度信
息实现空间三维定位校准，利用超短基线阵(2)的冗余测距信息，4阵元冗余结构、基于超定方程的最小二乘定位解算算法进行高精度定位解算。

技术总结
本发明提出了水面活动平台用的水声接收器位置实时自校准系统及方法，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；同时采用高频、低声源级自校准信标设计方案，可有效规避校准装置与其他水下声纳的声干扰问题，大大提高了实用性。提高了实用性。提高了实用性。


技术研发人员：龚浩亮 匡彪
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司七五0试验场
技术研发日：2021.06.11
技术公布日：2021/11/4