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专利号: 202010940026X
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多个传感器的到达时间差的短基线定位方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)建立水下目标短基线定位的模型,读取传感器位置参数、相邻传感器之间的距离和到达时间差测量值,水下目标短基线定位的模型表示为T

水下目标坐标为u=[x,y,z] ,有至少四个传感器参与定位,传感器坐标为si=[xi,yi,T

zi],i=0,1,2,3,其中参考传感器坐标为s0,其他传感器的坐标是已知的;

目标到传感器的距离可以表示为传感器i与参考传感器接收的到达时间差测量值为ri,0=ri‑r0+ni,i=1,2,3     (2)式中ni为测量噪声;

(2)构造短基线定位模型的不等式约束条件,引入误差参数对约束条件进行补偿;设计了一种等式与不等式的定位约束条件,短基线定位模型的不等式约束条件如下式中相邻两个传感器的距离为a,a是已知的,将传感器阵列所在直线延长,使得水下目标在传感器所在的x和y平面的投影点与延长线的端点的连线垂直于延长线,延长线的距离为k,k是未知的;

由于目标和传感器阵列可能不在一个平面,因此通过引入误差参数δ,对方程(3)的约等式进行补偿和展开以得到

式中误差参数δ为未知参数,它表示目标在传感器所在的x和y平面的投影点到传感器阵列延长线的距离;

(3)通过获取的到达时间差测量值,构造最小化到达时间差测量值误差的方程,最小化到达时间差测量值误差的方程如下T

令R=[r1,0,r2,0,r3,0],同时构造以下到达时间差的方程2

最小化到达时间差测量值误差的方程可以表示为min‖R‑B‖;

(4)结合步骤(2)和(3)的方程,构造具有等式和不等式约束的凸优化定位方程,并用凸优化工具箱求解目标位置。

2.根据权利要求1所述的基于多个传感器的到达时间差的短基线定位方法,其特征在于,步骤(4)中,构造具有等式和不等式约束的凸优化定位方程如下方程(6)的未知量个数为5个,它的求解可以用凸优化工具箱解决,最后从求解的五个T

参数中提取出位置参数u=[x,y,z]。