(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211119033.9 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路 (72)发明人 张毅　张效民　宁伟傑　李明光　 王玉飞　訾振威　 (74)专利代理 机构 西安凯多 思知识产权代理事 务所(普通 合伙) 61290 专利代理师 刘涛 (51)Int.Cl. G01S 15/88(2006.01) G01S 7/521(2006.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 基于UUV集群的移动多基地声呐目标定位和 误差分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于UUV集群的移动多基 地声呐目标定位和误差分析方法， 将多个收发基 站集群化并且 可以保持一定的速度整体移动， 从 而构建动态的多基地声呐系统定位模 型， 结合优 势队形理论进行布局调整， 利用高定位精度的定 位布局进行目标的精密定位， 并且 给出相应配置 条件下的动态多基地声呐误差分布情况， 将静态 的多基地声呐系统定位方法扩展到动态系统定 位， 并且给出动态系统定位的误差分布图， 为后 续进一步对多基地声呐定位方法和误差分析研 究提供了新颖有效的方案。 本发 明实现了多基地 声呐在动态情况的探测和定位精度的仿真， 填补 了多基地声呐的仿真研究在这 一方面的空缺。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115508837 A 2022.12.23 CN 115508837 A 1.一种基于UUV集群的移动多基地声呐目标定位和误差分析方法， 其特征在于， 包括如 下步骤： 步骤1： 根据多基地声呐定位模型， 将多基地声呐集群化并且赋予其动态 的特性， 构建 基于UUV集群的移动多基地声呐系统配置模型， 画出移动多基地声呐集群系统的拓扑图， 确 定各个移动基站间的几何关系以及实际物理含义； 步骤2： 基于移动多基地声呐系统配置模型， 确定移动多基地声呐系统移动过程中基站 的位置关系， 利用移动发射站发射的同一束探测信号到达各个基站时的基站 位置关系建立 目标定位方程； 通过计算得 出移动多基地声呐集群定位目标的估计值； 具体如下： 假设发射站初始时刻坐标为T(xT,yT)， N个接收站初始时刻坐标为R1(xR1,yR1)、 R2(xR2, yR2)、…、 RN(xRN,yRN)， rT为发射站发射的探测信号声波经目标 反射第一次到达移动后的发射 站的距离， rΣ1,rΣ2,…rΣN分别为声波从发射站经目标反射后第一次到达各个接收站的距 离； 假如发射站在t1时刻开始发射探测信号， 同时各个接收站开始接收目标回波， 经过 △t 时间探测信号 经目标反射后第一次到达发射站， 记此刻发射站坐标为T(xT′,yT′)， 经过时间 △t1后回波信号第一次到达接收站R1， 记录接收站R1此刻坐标为R1(x1,y1)， 同理， 记录 回波 信号第一次到达其它 接收站坐标为R2(x2,y2)，…RN(xN,yN)； 结合发射站和接收站的坐标和 测量信息， 根据初试时刻发射站 位置和目标相对位置恒定的原则给出如下移动多基地声呐 的目标定位方程： 式中： 其中V是基于UUV集群多基地声呐的航速， 单位是km/s， 航向角为θ， 单位为rad； i＝1, 2,…,N； 目标位置估计值由定位方程计算得 出； 步骤3： 分析移动多基地声呐的定位方程， 进一步计算得到移动多基地声呐误差分布方 程； 对目标定位方程两边进行微分得到移动多基地声呐的误差方程： 式中：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115508837 A 2kT′＝T1dxT′+T2dyT′ kRi＝ri1dxi+ri2dyi 将误差方程(2)写为矩阵形式并利用伪逆法解得目标的定位 误差估计值： dV＝CdX+dXS dX＝(CTC)‑1CT[dV‑dXS]T 式中， dV＝[dr∑1‑drT dr∑2‑drT…dr∑N‑drT]T， dX＝[dx dy]T， dXS＝[‑kR1+kT′   ‑kR2+kT′ …‑kRN+kT′]T； 故定位误差的协方差为： Pdx＝E[dXdXT]＝(CTC)‑1CT{E[dVdVT]+E[dXSdXST]}((CTC)‑1CT)T 对于移动多基地声呐系统， 其定位精度表示 为： 步骤4： 利用MATLAB软件搭建基于UUV集群的移动多基地声呐定位误差分布的仿真环 境， 确定移动多基地声呐集群相关参数， 对水下目标定位算法和定位误差分布进行数值仿 真， 得到误差分布图。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115508837 A 3