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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部队申请的专利不规则海上布站的水声定位系统精度评估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:CN120254759B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16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:202510410585.2,技术领域涉及:G01S5/20;该发明授权不规则海上布站的水声定位系统精度评估方法是由张旭;冯旭东;余义德;李万鹏;夏光辉;吕文磊设计研发完成,并于2025-04-02向国家知识产权局提交的专利申请。

不规则海上布站的水声定位系统精度评估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,公开一种不规则海上布站的水声定位系统精度评估方法,具体步骤为:1设置初始条件,选取单点、轨迹或区域评估模式,建立待测目标和长基线测阵阵元位置的理论值;2现场信息采集与分析,结合测量设备及海上采集信息估计站址误差和测距误差,并通过拉距测试得到估计最大作用距离;3精度仿真评估,利用蒙特卡洛方法生成带有误差的站址位置及斜距测量值,在作用距离约束条件下进行误差传递模拟及参数求解,并以均方根误差为指标进行精度估计。该方法具有对海上复杂不规则布站适应性好、误差传递复现准确、应用场景广泛等特点,可为水下目标高质量定位测量提供技术支撑。

本发明授权不规则海上布站的水声定位系统精度评估方法在权利要求书中公布了:1.一种不规则海上布站的水声定位系统精度评估方法,其特征在于,具体步骤如下: 步骤一:设置初始条件 以目标理论初始位置所在高程零点设为原点O,建立测站坐标系,OX轴指向东,OY轴指向北,OZ轴铅直向上; 步骤1.1建立评估模式 针对不同状态的水下目标,提供三种评估模式: 单点评估模式:针对水下点目标进行评估,其位置固定,目标参数为常值,在测量坐标系下表示为XP=[xP,yP,zP]; 轨迹评估模式:针对水下目标轨迹进行评估,其位置随时间变化,目标参数为位置随时间的序列,在测量坐标系下表示为其中l表示轨迹序列的时间节点序号,l=1,2,L,NL,NL为序列样本数; 区域评估模式:针对水下目标活动的覆盖区域进行评估,其位置按作业海区进行网格化分配,但不随时间变化,目标参数为矩阵,在测量坐标系下表示为其中m、n分别表示横向、纵向的网格点标号,m=1,2,L,MA、n=1,2,L,NA,MA、NA分别表示横向、纵向的网格数; 步骤1.2建立测量几何 根据布站方案设计,呈一定几何构型的长基线测阵在测量坐标系下表示为其中,j为阵元序号,j=1,2,L,NS,NS为阵元总数,NS≥3;测阵的几何构型由阵元定义,并由各阵元的有效作用距离来约束,而测量几何则由目标与测阵的相对位置共同构成; 步骤二:现场信息采集与分析 步骤2.1估计站址误差 在海上作业条件下,对于水面平台搭载的阵元,采用与卫星导航定位设备捷联式安装,站址误差直接由卫星导航定位设备精度确定;对于水下固定值守平台搭载的阵元,采用船载标校设备对其进行现场标校,站址误差由船载标校设备精度确定,各阵元在X、Y、Z三个方向上的站址误差表示为步骤2.2估计测距误差 在海上作业条件下,利用水下固定值守平台或水面船平台搭载水声定位系统的定位声信标和接收阵元,在测量距离条件下采集一组斜距观测样本k=1,2,L,NR,NR为序列样本数;同时,根据水下固定值守平台和水面船平台的位置信息得到与斜距观测样本时间同步、序列长度相同的计算样本 其中为第k时刻的声信标位置,为第k时刻的接收阵元位置;根据斜距观测样本和计算样本的残差估计测距误差σR,计算公式为 步骤2.3估计最大作用距离 利用水面船平台与水下固定值守平台进行拉距测试,得到接收阵元可稳健检测到定位声信号且可获得正确测距信息的最远距离,即为阵元的最大作用距离,记为Rmax; 步骤三:精度仿真评估 步骤3.1模拟生成站址位置及斜距测量值 在仿真场景下,将单点评估、轨迹评估或区域评估模式的目标位置理论值作为真值,利用蒙特卡洛方法进行大样本抽样,以正态分布方式代入站址误差和测距误差,得到模拟的站址位置及斜距测量值; 首先,根据布站位置真值按正态分布 生成一组样本数为Nsam的站址位置观测值序列,其中第k次抽样、阵元j的站址位置表示为 其次,按正态分布生成一组样本数为Nsam的观测斜距序列 其中为当前目标位置Xt=[xt,yt,zt]与阵元j之的斜距直值,Xt表示步骤1.1所定义的单点评估模式XP、轨迹评估模式或区域评估模式中的一个单次取值; 步骤3.2有效阵元筛选 以作为判据判定有效阵元的判据,得出有效阵元的数量为NV,NV≤Ns;对于第k次抽样,在站址位置观测值序列的基础上,将有效阵元按序号j=1,2,L,NV的序列进行重组,得到有效作用距离约束的站址位置观测值序列 步骤3.3定位解算 对于第k次抽样,定义第i次迭代时的目标位置测量值为第i+1次迭代时的目标位置测量值为Nite为预设的最大迭代数;根据先验信息,设置目标位置初始估计误差 并按正态分布生成一组样本数为Nsam的观测斜距序列即为第k次抽样的目标位置初始值; 对于第k次抽样,由和驱动,采用非线性最小二乘法进行迭代计算求解,递归计算公式为 其中: 当满足预设精度时,停止迭代,此时的即为第k次抽样的测量值,记为 步骤3.4误差分析评估 对于单点评估模式,只需计算单个位置真值的情况;对于轨迹评估模式或区域评估模式,重复步骤3.2和步骤3.3所述步骤进行逐点计算;完成所有Nsam次抽样计算后,以均方根误差为指标进行统计计算,得到不同模式下X、Y、Z三个方向上的精度评估结果,计算公式为

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人中国人民解放军91550部队,其通讯地址为:116023 辽宁省大连市沙河口区五一路200号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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