利索能及
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专利号: 2021115888472
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于四元数法的超短基线安装误差校准方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:根据坐标变换公式,求解换能器基阵中心的地理坐标;

步骤二:根据距离交汇原理,建立观测方程;

步骤三:将步骤一的坐标变换公式代入步骤二的观测方程,根据最小二乘原理可估计得到应答器在地理坐标系下的坐标和GNSS天线中心与USBL基阵中心的位置偏差;

步骤四:根据坐标变换公式和步骤四得到的应答器在地理坐标系下的坐标,求解得到应答器在船坐标系下的坐标;

步骤五:根据四元数与旋转矩阵的变换关系,可得基阵坐标系向船坐标系转换的旋转矩阵;

步骤六:进行坐标变换;

步骤七:根据基阵坐标系向船坐标系转换的旋转矩阵并进行坐标变换和最小二乘原理可求解得到基阵坐标系与船坐标系之间的四元数参数;

步骤八:基于四元数法,求解得到坐标系旋转后的坐标;

步骤九:根据坐标变换公式,求解得到超短基线安装误差校准后的应答器地理坐标。

2.根据权利要求1所述的基于四元数法的超短基线安装误差校准方法,其特征在于:所述根据坐标变换公式,求解换能器基阵中心的地理坐标(XT,YT,ZT)具体为:其中,(XG,YG,ZG)为测量船的地理坐标;RU为地理坐标系向船坐标系转换的旋转矩阵;

(ΔX,ΔY,ΔZ)为GNSS天线中心与USBL基阵中心的位置偏差。

3.根据权利要求1所述的基于四元数法的超短基线安装误差校准方法,其特征在于:所述根据距离交汇原理,建立观测方程具体为:|XJ|=|XD‑XT|+V

其中,XJ为应答器在基阵坐标系下的坐标;XD为应答器在地理坐标系下的坐标;V为估计残差。

4.根据权利要求1所述的基于四元数法的超短基线安装误差校准方法,其特征在于:所述求解得到应答器在船坐标系下的坐标(XC,YC,ZC)具体为:

5.根据权利要求1所述的基于四元数法的超短基线安装误差校准方法,其特征在于:所述得基阵坐标系向船坐标系转换的旋转矩阵具体为:

6.根据权利要求1所述的基于四元数法的超短基线安装误差校准方法,其特征在于:所述进行坐标变换具体为:

7.根据权利要求1所述的基于四元数法的超短基线安装误差校准方法,其特征在于:所述求解得到坐标系旋转后的坐标具体为:‑1

X′C=qX′Jq

其中,X′C=[X′0,X′C,Y′C,Z′C],坐标(X′C,Y′C,Z′C)是XJ仅通过旋转变换得到的坐标;X′J*

=[0,XJ,YJ,ZJ]; q=(0,‑XJ,‑YJ,‑ZJ)。

8.根据权利要求6所述的基于四元数法的超短基线安装误差校准方法,其特征在于:所述求解得到超短基线安装误差校准后的应答器地理坐标(X′D,Y′D,Z′D)具体为: