一种海面小型目标升沉运动测量方法与流程

技术特征：
1.一种海面小型目标升沉运动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：判断gnss是否有效，若有效则跳转至步骤2，否则跳转至步骤4；步骤2：获取sins和gnss参量，并进行组合运算，计算出在东北天坐标系下的天向运动轨迹；步骤3：根据步骤2计算出的天向运动轨迹，计算海面目标的升沉运动轨迹，跳转至步骤1；步骤4：截取临近时间段内的升沉运动轨迹，计算波高序列，计算有效波高；步骤5：根据有效波高和波浪频谱，模拟出下一个时间段内的波面时间历程；步骤6：将sins的参量和模拟的波面时程组合运算，计算出在东北天坐标系下的天向运动轨迹；步骤7：根据步骤6计算出的天向运动轨迹，计算海面目标的升沉运动轨迹，跳转至步骤1。2.根据权利要求1所述的一种海面小型目标升沉运动测量方法，其特征在于，所述步骤3具体为：从sins/gnss的组合结果中，选取天向运动轨迹数据，记为h
i
(t)，i＝1,2,3,
…
,n，将该数据等分成若干个数据片段，取其中一个数据片段记为h
i
(t)，i＝1,2,3,
…
,n，n<n，以位移h为纵轴，时间t为横轴，建立直角坐标系，利用最小二乘法对该坐标系中数据片段的离散点进行拟合，得直线h＝at b，该直线视为本数据片段的虚拟水平线，计算所有离散点到该直线的距离，记为d
i
(t)，i＝1,2,3,
…
,n，其中，若离散点位于直线上方，取距离为正值，视为高于水平线的波程；若离散点位于直线下方，取距离为负值，视为低于水平线的波程；对d
i
(t)求平均值，记为d
a
。在理想条件下，波面历程可视为无限多个正弦波组成的合成波的运动轨迹，其均值d
a
应为零，但是在工程实践中，因误差的存在，d
a
的值并不为零，为了消除该均值误差，令d
i
(t)＝d
i
(t)
‑
d
a
，于是从该数据片段中得到了海面目标的以水平面为参考的升沉运动轨迹，即d
i
(t)，其它数据片段的处理方法以此类推，所有数据片段的升沉运动轨迹组成了海面目标的天向运动历程。3.根据权利要求1所述的一种海面小型目标升沉运动测量方法，其特征在于，所述步骤4具体为：选取gnss失效前的一段时间内的升沉运动数据，该段数据包含若干波程信息(d1、d2、d3…
)，且持续时间短，记为d(t)＝{d
1 d
2 d3ꢀ…ꢀ
d
m
}令d
i
(t)＝{u1(t) u2(t) ... u
n
(t)}其中，n<m，且有其中，每个u(t)中的元素都同号，相邻两个u(t)中的元素异号，如果u1(t)中的元素是负
号，在舍弃该组元素后，根据上跨零点法，各区间的波高表示为w
i
＝max(u
2i
(t))
‑
min(u
2i 1
(t))，i＝1,2,3,
…
,q，且q<n/2如果u1(t)中的元素是正号，在舍弃该组元素后，根据下跨零点法，波高表示为w
i
＝max(u
2i 1
(t))
‑
min(u
2i
(t))，i＝1,2,3,
…
,q，且q<n/2将波高数组中的所有元素按照数值大小降序排列，取前面三分之一大波的平均波高作为有效波高。4.根据权利要求1所述的一种海面小型目标升沉运动测量方法，其特征在于，所述步骤5具体为：以有效波高值代入p
‑
m频谱中得到的波浪谱为靶谱，模拟不规则波面的时间历程，其中，p
‑
m谱为其中ω为圆频率，h
s
为有效波高，把频率分成m份，则波面时程表示为其中，m0是频谱的零阶矩，是随机初相位，另有其中，ω
i
是边界频率，至此可以根据需求模拟任意时长和采样频率的波面时程，记为η(t)＝{η
1 η
2 η3ꢀ…ꢀ
η
n
}即可用于和sins的天向位置组合计算。5.根据权利要求1所述的一种海面小型目标升沉运动测量方法，其特征在于，所述步骤7的计算方法同步骤3。

技术总结
本发明公开了一种海面小型目标升沉运动测量方法，其主要目的在于解决对海面小型目标回收之前，获取目标升沉运动轨迹以估计海况信息的问题。本发明的主要步骤包括：SINS和GNSS组合结果的求解、升沉运动轨迹的提取、波高以及有效波高的计算、波面时间历程的模拟、SINS和波面时间历程的组合计算。本发明在GNSS有效时，从SINS和GNSS的组合结果中提取升沉运动轨迹，当GNSS失效时，从前一个时间段的升沉运动轨迹中提取有效波高数据，结合波浪频谱模拟出下一个时间段内的波面时间历程，将SINS和模拟值组合计算，并提取目标升沉运动轨迹。本发明利用波浪谱模拟波面时程的方法，解决了SINS在GNSS长时间缺失的情况下导致的天向发散问题，在估计海况信息方面具有重要参考价值。在估计海况信息方面具有重要参考价值。在估计海况信息方面具有重要参考价值。


技术研发人员：徐晓苏 张海旭
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2021.01.30
技术公布日：2021/11/25