阅读说明：本技术 一种基于侧扫声呐的海底目标定位装置 (Submarine target positioning device based on side scan sonar ) 是由 潘树文 刘艳 李艳君 王雪洁 陈琢 于 2020-05-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于侧扫声呐的海底目标定位装置,包括侧扫声呐、侧扫声呐控制模块、GPS定位模块、水下信号控制模块、匹配场处理模块、超短基线发射接收模块、信号处理模块、海底地图生成模块和显示模块。本发明的基于侧扫声呐的海底目标定位装置,采用基于超短基线的侧扫声呐测量、匹配场处理以及图像降噪等多项技术的结合,有利于噪声的消除和海底目标的准确定位,同时也适用于复杂的浅海环境。本发明具有功能多样、精确度高的特点,适合推广应用。(The invention discloses a side-scan-sonar-based seabed target positioning device which comprises a side scan sonar, a side scan sonar control module, a GPS (global positioning system) positioning module, an underwater signal control module, a matching field processing module, an ultra-short baseline transmitting and receiving module, a signal processing module, a seabed map generating module and a display module. The side-scan sonar-based seabed target positioning device disclosed by the invention adopts the combination of multiple technologies such as side-scan sonar measurement based on an ultra-short baseline, matching field processing, image noise reduction and the like, is favorable for eliminating noise and accurately positioning a seabed target, and is also suitable for a complex shallow sea environment. The invention has the characteristics of multiple functions and high accuracy, and is suitable for popularization and application.)

一种基于侧扫声呐的海底目标定位装置

技术领域

本发明属于水下目标定位技术领域，涉及一种基于侧扫声呐的海底目标定位装置。

背景技术

传统的海洋测量主要是在沿岸海域进行，沿岸海域在天气较好、风浪较小的时候测量通常使用光学仪器，利用陆地目标定位，这与陆地测量定位有些相似，不过天气不好，测量船摇摆不定，因而海洋测量精度要比陆地测量定位精度低很多，目前采用主要手段：无线电定位的方法、电磁波测距的方法、无线电定位、光学定位。其中无线电定位方法被广泛应用。这些定位系统定位距离都比较远，但精度一般都比较低，由于在中远海底海底地形比较平坦，精度略低不会影响测量成果的使用，基本满足使用需求。但现代海洋发展事业已远远超出海上交通运输，对海洋的资源调查勘测、海洋工程建设、海洋科学研究等，需要更精确的测量成果，因此研制了水声定位和卫星定位，使得所需成果更为精确。

其中现今广泛利用高精度中短程无线电波的传播特性测定目标的位置、速度和其它特性。无线电定位是除了无线电导航之外的无线电测定。就是利用无线电波的传播特性测定目标的位置、速度和其它特性。是通过直接或间接测定无线电信号在已知位置的固定点（岸台）与船之间传播过程中的时间、相位差、振幅或频率的变化，确定距离、距离差、方位等定位参数，进而用位置线确定待定点位置（如船位）的测量技术利方法。所用定位系统，按确定距离或距离差等定位参数的原理，分为：脉冲式无线电定位系统，相位式无线电定位系统，

脉冲一相位式无线电定位系统。

卫星定位是通过空间卫星的瞬间位置确定地面位置的方法，并在此基础上发展为现在的GPS定位系统，由空间卫星部分、地面监控部分、用户设备部分组成，从覆盖范围、信号可靠性、数据内容、准确性、以及多用性指标来看，优先于传统的卫星系统。成为当代定位热点。全球卫星定位系统GPS是今年以来开发的最具有开创意义的高新技术之一，其全球性、全能性、全天侯性的导航定位、定时、测速优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用。这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。主要是为船舶，汽车，飞机等运动物体进行定位导航。例如：船舶远洋导航和进港引水、飞机航路引导、水下地形测量等，GPS除了用于导航、定位、测量外，由于GPS系统的空间卫星上载有的精确时钟可以发布时间和频率信息，因此，以空间卫星上的精确时钟为基础，在地面监测站的监控下，传送精确时间和频率是GPS的另一重要应用，应用该功能可进行精确时间或频率的控制，可为许多工程实验服务。并且由其组成的GPS控制网具有 ：卫控制点之间不需要通视、精度高、适用于海岛联测的优势。并将此技术延伸到水下测量--水下GPS系统，该系统不但可用于从水上（海面、沿岸陆地或飞机上）对水下目标跟踪监视和动态定位，并率先利用GPS技术实现了水下设备导航、水下目标瞬时水深监测、水下授时、水下工程测量控制和工程结构放样等功能。

相对于无线电波信号来说，声波信号可以在水下传播的较远的距离，因此声波发射设备可以作为信号标进行导航。在水底设置若干声标——海底控制点，利用一定的方法测定这些水下声标的相对位置；当一个待定船位的测量船，通过发射设备向水中发射声脉冲询问信号时，水下声标接收该信号并发回应答信号，应答信号被测量船接收并经计算机处理后，可得到测量船的定位结果。目前在水下进行定位和导航最常用的方法就是声学方法。由水下声发射器及接收器相互作用,可以构成声学定位系统。按接收基阵或应答器阵的基线长度,可分为长基线、短基线和超短基线三种声学定位系统。根据不同的定位要求,可以利用不同的定位系统。声学定位技术是对已知目标在一个特定的时间和空间中进行定位的技术。随着电子计算机微处理技术的发展和应用,它可以实时、快速、连续自动地显示出所需要的位置信息。声学定位同时可以解决水深测量，也是重要的发展方向。

在专业海洋探测中，主要依赖声呐探测技术，侧扫声呐是常用设备之一，通过向海底主动发射声波信号，接收反射回来的声波信号，判断海底目标基本参数，从而绘制出海底地图。传统的基于侧扫声呐进行目标定位方法是，以声呐信号发射点处的GPS坐标为中心，根据侧扫声呐收发信号时间，推算海底目标的具体位置。但船体在海中主要有旋转、俯仰和偏航三种姿态变化，每种姿态变化都将影响信号的扫描范围。因此，仅根据GPS坐标直接进行推算，海底目标的坐标必然存在偏差。

为了克服上述缺陷，相关的现有技术有，发明名称：一种基于侧扫声呐的海底目标定位方法和定位系统，申请号：201911051493.0，申请日：2019.10.31，该发明公开了一种基于侧扫声呐的海底目标定位方法和定位系统，侧扫声呐安装于船体外侧，其中定位方法包括：1、获取侧扫声呐的经纬度信息、船体姿态信息和侧扫声呐至海底平面的高度信息，得到声呐源的位置信息；2、计算姿态矫正矩阵；3、确定海底目标相对于声呐源的位置信息；4、利用姿态矫正矩阵T对海底目标的位置信息进行修正，得到海底目标在世界坐标系下的位置信息。该方法结合声呐源GPS坐标、水深距离、船体姿态参数，对海底目标与声呐源的相对位置信息进行修正，从而得到海底目标精确的位置信息。

虽然上述现有技术能够达到一定的技术效果，但是，无法应对复杂的浅海环境，侧扫声呐还受到海底混响、海洋环境噪声以及一些自噪声的干扰，其定位的精确性相对较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定位准确高的基于侧扫声呐的海底目标定位装置。

其具体技术方案为：

一种基于侧扫声呐的海底目标定位装置，包括侧扫声呐、侧扫声呐控制模块、GPS定位模块、水下信号控制模块、匹配场处理模块、超短基线发射接收模块、信号处理模块、海底地图生成模块和显示模块，所述超短基线发射接收模块位于船上，所述侧扫声呐安装于船体外侧，超短基线的水下定位标固定在侧扫声呐的拖鱼上，所述侧扫声呐控制模块分别与水下定位标、侧扫声呐、GPS定位模块、水下信号控制模块、匹配场处理模块、信号处理模块、海底地图生成模块、显示模块连接，所述水下信号控制模块还与超短基线发射接收模块连接。

进一步，还包括地图打印模块。

进一步，还包括侧扫声呐图像消噪模块。

有益效果：

本发明的基于侧扫声呐的海底目标定位装置，采用基于超短基线的侧扫声呐测量、匹配场处理以及图像降噪等多项技术的结合，有利于噪声的消除和海底目标的准确定位，同时也适用于复杂的浅海环境。本发明具有功能多样、精确度高的特点，适合推广应用。

附图说明

图为本发明基于侧扫声呐的海底目标定位装置的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

参照图，一种基于侧扫声呐的海底目标定位装置，包括侧扫声呐、侧扫声呐控制模块、GPS定位模块、水下信号控制模块、匹配场处理模块、超短基线发射接收模块、信号处理模块、海底地图生成模块和显示模块，所述超短基线发射接收模块位于船上，所述侧扫声呐安装于船体外侧，超短基线的水下定位标固定在侧扫声呐的拖鱼上，所述侧扫声呐控制模块分别与水下定位标、侧扫声呐、GPS定位模块、水下信号控制模块、匹配场处理模块、信号处理模块、海底地图生成模块、显示模块连接，所述水下信号控制模块还与超短基线发射接收模块连接。

还包括地图打印模块。

还包括侧扫声呐图像消噪模块。

本发明的基于侧扫声呐的海底目标定位装置在具体应用过程中，采用基于超短基线的侧扫声呐测量、匹配场处理以及图像降噪等多项技术的结合，有利于噪声的消除和海底目标的准确定位，同时也适用于复杂的浅海环境。本发明具有功能多样、精确度高的特点，适合推广应用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。