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一种水下声学定位通信方法
吕成财; 沈斌坚; 田川; 曹星慧; 郭新新; 张胜宗; 孟祥健
Rights Holder中国科学院深海科学与工程研究所
Application Date2019-01-31
2020-02-14
Application NumberCN201910095598.X
Open (Notice) NumberCN109597032B
Abstract本发明提供了一种水下声学定位通信方法,所述的水下定位通信方法中要求电文数据包含定位数据和通信数据。定位数据主要用来实现帧同步和传输信标的位置信息以及发送电文的时间信息,通信数据主要用来传输信标所在区域的声速剖面模型参数,可以通过修正声线弯曲来提高定位精度。同时可以在通信数据中提供信标能源及载荷的工作状态等参数,从而更好的监控信标工作状态,提高水下声学定位通信的可靠性和稳定性。本发明主要面向海洋科考、勘探、作业、安防等对水下多智能体用户、高精度、高可靠的定位需求。
Claim1.一种水下声学定位通信方法,其特征在于,所述定位通信方法应用于水声定位通信系统,所述水声定位通信系统中包含若干水下定位信标,所述若干水下定位信标可以分别布放于水面、水中、水底任意位置,所述水下定位信标可以是固定状态或运动状态,所述定位通信方法包括: S1、水下定位信标生成二进制的电文数据Data1,所述电文数据Data1包含一个或多个定位数据、通信数据,并以帧、子帧、位的形式编排成数据流,同时生成m序列作为直接序列扩频,电文数据与所生成的m序列进行模二加运算,进而获得数据扩频序列DMj,将该数据扩频序列DMj采用BPSK方式调制载波St,最终获得水声定位通信信号SDMt,信号SDMt通过换能器向外发送; S2、水下待定位设备接收信号SDMt,并计算信号SDMt解析时的发射时刻te,所述信号解析时的发射时刻te=电文解析时刻所在帧的周信息+时间信息+电文解析时刻完整子帧数目*每子帧周期+电文解析时刻完整扩频码周期个数*扩频码周期+电文解析时刻码片个数*码片时间宽度,确定解析信号SDMt对应的接收时刻tμ,计算信号传播时间t; S3、水下待定位设备解析信号SDMt后,获得水下定位信标发送的定位数据与通信数据,选择通信数据中的声学剖面模型经验正交函数系数,跟踪声线的传播路径,并计算水下待定位设备与水下定位信标之间的传播声线水平距离以及直线距离R,获取声线的传播路径的方式为: 式中,T为总的声线传播时间,ti为第i层中声线传播时间,对水下定位信标与待定位设备的深度差进行分层,n为所划分的总层数,g为声速梯度,ai-1和ai分别第i-1层和第i层深度的掠射角,当T和t二者最为接近的时候,认为跟踪到声线的传播路径; S4、重复步骤S1-S3,分别计算水下待定位设备与M个水下定位信标之间的直线距离,其表达式为:其中Rm为第m个水下定位信标与水下待定位设备之间的直线距离,(xm,ym,zm)为第m个水下定位信标的位置信息,为平均声速,δt为水下待定位设备与基准时间的误差,获取至少四个水下定位信标与水下待定位设备之间的距离,根据上述表达式,列出方程组,即可获得水下待定位设备的位置(x,y,z)。
Country中国
Language中文
Agency广州三环专利商标代理有限公司
Other Abstract授权
IPC Classification NumberG01S5/26
CPC Classification NumberG01S5/26 ; G01C21/20
Subtype发明专利
Document Type专利
Identifierhttp://ir.idsse.ac.cn/handle/183446/7271
Collection深海工程技术部_深海信息技术研究室
Affiliation中国科学院深海科学与工程研究所
First Author AffilicationInstitute of Deep-sea Science and Engineering,CAS
Recommended Citation
GB/T 7714
吕成财,沈斌坚,田川,等. 一种水下声学定位通信方法[P]. 2020-02-14.
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