中国人民解放军91550部队张旭获国家专利权
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龙图腾网获悉中国人民解放军91550部队申请的专利一种基于声信标的水下多站测速方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119310576B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411625940.X,技术领域涉及:G01S15/06;该发明授权一种基于声信标的水下多站测速方法是由张旭;冯旭东;李万鹏;成芳;吕文磊;廉晗熠;韩嵩设计研发完成,并于2024-11-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于声信标的水下多站测速方法在说明书摘要公布了:本发明属于水下目标导航定位领域,公开一种基于声信标的水下多站测速方法,具体步骤为:1建立坐标系,获取测量信息,对航行体初始位置进行估计;2逐点进行声速修正与位置参数估计,经迭代计算位置参数收敛后,进行速度参数估计;3估计约束多项式系数,优化航行体位置、速度参数。该技术具有观测过程不依赖航行体、测量精度高、结果可准实时获取等特点,实现了适应复杂航行工况下的基于多项式约束的位置、速度参数的可靠估计,解决了高动态运动条件下观测运动的函数化表达及连续、平滑运动参数提供问题,对水下目标复杂运动过程适应性好,技术应用前景广阔,可为航行体水下运动性能分析评估提供数据处理与分析技术。
本发明授权一种基于声信标的水下多站测速方法在权利要求书中公布了:1.一种基于声信标的水下多站测速方法,其特征在于,步骤如下:步骤一:建立初始测量信息1.1建立坐标系建立测站坐标系,在测量区域内选取理论位置点,将其高程零点设为原点O,OX轴指向东,OY轴指向北,OZ轴铅直向上;设待测航行体目标位置为X=[x,y,z],速度为测量信息与参数估计结果均匹配到这一坐标框架下;1.2获取测量信息在多测站海上部署条件下,通过卫星导航定位、惯性传感器、水声定位技术手段,获取各测站位置信息,测站j的坐标为N为测站数,N≥3;通过现场测量获取声速剖面cz,具体信息包括随深度分层变化的声速值以及观测位置;在有声信标条件下,利用各测站搭载的接收器检测、处理并记录到达声信号,利用定位声信号设计的先验信息,结合现场测量的声速信息,完成到达时延、径向速度估计,得到时延向量和径向速度向量1.3初始位置估计从N个测站中,选取其中的3个测站,编号分别设为1#-3#,其中3#测站为参考测站,对目标位置进行初步估计;目标与测站之间的斜距为: 1#、2#测站与3#测站的基线长度为: 按下式得到初始位置估计值X0=[x0,y0,z0]T: 其中: cosθ=λ1λ2+μ1μ2+ν1ν2,sinθ=1-cos2θ12步骤二:逐点求解位置、速度参数2.1声速修正与位置参数估计根据时延向量结合声速剖面cz,按下式计算目标与测站之间的斜距的估计值: 其中: 进而按下式对目标位置进行估计: 其中: 2.2位置参数迭代计算得到目标位置估计值后,以||ΔX||2为判据判定是否达到预定的收敛精度;若未达到,则将此位置估计值更新为下次迭代的位置初始值X0,按2.1所述方法迭代计算,直至收敛到所需要的精度为止;2.3速度参数估计得到满足收敛精度的目标位置估计值后,按下式得到速度参数的估计值: 步骤三:估计约束多项式系数,优化位置、速度参数3.1多项式系数估计在一个航行序列中,通过步骤二的方法逐点解算,得到位置、速度的参数序列估计值和其中,时间序列的序列号k=1,2,…,K;将位置、速度序列表示为由多项式约束的函数: 式中,m、p、q多项式阶数,m≥2,p≥2,q≥2;利用逐点解算得到的位置、速度的参数序列估计值对多项式系数进行估计: 其中: 由此得到X、Y、Z三个方向的多项式系数CX=[a0,a1,…,am]、CY=[b0,b1,…,bp]、CZ=[c0,c1,…,cq];3.2位置、速度参数优化利用3.1中所述的位置、速度多项式约束的函数xt、yt、zt、代入多项式系数CX、CY和CZ,得到优化的位置、速度参数序列和其中,时间序列的序列号k=1,2,…,K。
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