CN101685164B - 一种水下多缆定位系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下多缆定位方法，该方法由位于水面拖缆船上的数据采集卡和主控机，以及由拖缆船拖曳的多条拖缆实现。拖缆内装有包括声学换能器、测深计、罗盘的阵元以及数据传输包组成的数据传输系统。主控机将定位指令发送给各个阵元，阵元测得需要的定位信息，主控机解算拖缆各段具体位置。本发明采用优化的声学阵形的水声定位，并结合GPS浮标、罗盘、测深计对多缆进行定位。首先由GPS确定每条拖缆前、后两端的大地坐标；通过测深计测得拖缆各段的深度信息，通过声学定位初步解算出拖缆上各段相对于拖船航行方向的横向和纵向坐标，保留横向坐标值；采用罗盘数据和声学定位所求得的横向坐标值来重新算出拖缆上各段纵向坐标。

Description

一种水下多缆定位系统及其方法

技术领域

本发明属于海上地震勘探领域，具体涉及到海上地震勘探拖船牵引的多条拖缆的定位系统及其方法。

背景技术

海洋油气资源和深海矿产资源的探测、开发和利用，已经引起世界各国的重视。实现对海洋油气资源和深海矿产资源的开发利用，必须开发海洋资源勘探技术。随着科学技术水平的不断提高，海洋石油勘探技术正向高精度、高分辨率方向发展，以期找出更薄层和更小的油气构造。

地震法是迄今为止最为有效的油气勘探方法。为了降低成本、提高效率，地震波数据采集的趋势是采用3M技术，即多缆、多船、多源。地震勘探对定位导航的要求取决于地震资料处理时采用的面元的尺寸。根据地震资料处理的要求，可推导出在测线纵向和横向的定位精度约为面元长度和宽度的四分之一。因此，对于高精度、高分辨率的地震勘探，对拖缆的定位精度要求很高。如何实时准确和可靠地进行多缆地震作业的定位导航，是海上多缆地震采集的一项关键技术。

一般情况下，使用差分GPS(DGPS)可以使主导航很容易得达到精度指标，但对水下拖缆部分，由于干扰因素多，定位难度较大。

对拖缆的定位分为单缆和多缆两种。单缆地震作业中一般只用罗盘确定电缆的形态，即在电缆上，隔一定距离安装罗经水鸟，罗经可以测出该处电缆的方位角，利用已知距离，就可以根据主导航位置推出拖缆各处的形态。由于没有尾部浮标定位系统，沿拖缆离船越远，定位误差越大。地震勘探中，由于多缆可以使用更多的定位装置，为水下拖缆的高精度定位提供了可能。传统多缆定位原理：由GPS定出主船上GPS点的位置；由GPS点坐标、电罗经测出方位及船上各点的相互关系(船参数)，推算出船上各有关点的坐标；船上有关各点坐标及声学、激光系统推算出前网、中网及后网位置；由各网位置及罗经鸟数据推算出拖缆上各点坐标。所用定位设备较多，操作复杂，并且没有充分发挥某些定位手段的作用。

对于高精度、高分辨率的地震勘探，需要拖缆的定位精度更高。目前国内外一些公司也在努力研究水下拖缆定位的新方法和开发相应的定位系统。例如：2005年8月17日中华人民共和国国家知识产权局公开的专利CN1656390A“基于GPS的水下拖缆定位系统”中，描述了一种由GPS定位确定拖缆前端和后端位置，再由声学定位来确定拖缆上各段位置的拖缆定位方法。

发明内容

为了克服以上现有技术的不足，提高拖缆的定位精度，达到高精度、高分辨率的地震勘探，本发明提供了一种水下多缆定位系统及其方法。本发明采用的拖缆定位系统由位于水面拖缆船上的数据采集卡和主控机，以及由拖缆船拖曳的多条拖缆组成。其中拖缆内装有包括声学换能器、测深计、罗盘的阵元以及数据传输包组成的数据传输系统。主控机通过数据传输系统将定位指令发送给各个阵元，阵元通过本发明下面介绍的方法测得需要的定位信息。随后将这些信息打包通过数据传输系统传回，由数据采集卡采集数据送主控机处理。主控机通过本发明介绍的方法解算拖缆各段具体位置。

本发明采用优化的声学阵形的水声定位，并结GPS浮标、罗盘、测深计对多缆进行定位。在拖缆前、后两端布放GPS浮标，在拖缆各段布放包括声学换能器、罗盘、测深计在内的阵元。首先由GPS确定每条拖缆前、后两端的大地坐标；之后通过测深计测得拖缆各段的深度信息，通过声学定位初步解算出拖缆上各段相对于拖船航行方向的横向和纵向坐标，保留横向坐标值；采用罗盘数据和声学定位所求得的横向坐标值来重新算出拖缆上各段纵向坐标。

具体系统结构与测量解算方法如下：

所述系统包括：

一水面拖船和多条水下拖缆；一辅助金属支架，装于拖船后部，用于将拖缆展开。

其中，所述系统进一步包括：

所述全缆声学网络，是在每条拖缆前、后两端各布放一个定位浮标，拖缆后端的定位浮标下布放的一个第一声学换能器阵元，在每条拖缆上，沿拖缆的前端到后端对应地周期性布置多阶阵元，第一阶阵元依次布置一个第一声学换能器阵元和多个第二声学换能器阵元，此后各阶阵元依次布置一个第三声学换能器阵元和多个第二声学换能器阵元，用于对声学测时信息进行采集；所述第三声学换能器为收发合置换能器。

一数据传输系统；所述数据传输系统安装与阵元对应的数据传输包，用于将主控机发送的指令传输给各阵元，及将各阵元采集到的定位信息传到船上的主控机处理。

一数据采集卡；所述数据采集卡装于水面拖船上，用于将采集到的数据传输给主控机。

一主控机；所述主控机装于水面拖船上，用于向水下拖缆上的各阵元发出指令，并处理采集卡传输的数据。

所述阵元包括：一测深计，用于测得所在阵元的深度值；一罗盘，用于对每个阵元进行偏移角度测量；一声学换能器，用于测量阵元间相对距离。

其中，所述的定位浮标可以是GPS浮标，也可以是DGPS浮标。

其中，所述第一声学换能器是单发射换能器，也可以是收发合置换能器。

其中，所述第二声学换能器是单接收换能器，也可以是收发合置换能器。

本发明还提供了一种水下多缆定位方法，所述方法包括：

(1)各阵元采用分阶定位、边缆修正的方式，对声学测时信息进行采集，具体步骤包括：

(1a)奇数行拖缆上的第一阶浮标下的单发射换能器/收发合置换能器，发射不同频率声学信号，本阶内所有声学单接收换能器/收发合置换能器和下一阶声学收发合置换能器，接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号。

(1b)偶数行拖缆上的第一阶浮标下的单发射换能器/收发合置换能器，发射不同频率声学信号，本阶内所有声学单接收换能器/收发合置换能器和下一阶声学收发合置换能器，接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号。

(1c)奇数行拖缆上的第二阶收发合置声学换能器，发射不同频率声学信号，本阶内和上一阶所有声学单接收换能器/收发合置换能器和下一阶声学收发合置换能器，接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号，以及本阶偶数列拖缆上的收发合置换能器接收相邻缆的声学信号。

(1d)偶数行拖缆上的第二阶收发合置声学换能器，发射不同频率声学信号，本阶内和上一阶所有声学单接收换能器/收发合置换能器和下一阶声学收发合置换能器，接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号，以及本阶奇数列拖缆上的收发合置换能器接收相邻缆的声学信号，依此类推直到最后一阶。

(2)拖缆各段阵元的坐标解算

主控机以GPS/DGPS浮标测出的大地坐标为参考坐标，根据测深计测得拖缆各段的深度坐标，各个阵元采集声学测时和罗盘测量的每个阵元偏移角度，计算出拖缆各段的精确的横向坐标x、纵向坐标y和深度坐标z：

(2a)深度坐标z的确定：

测深计测得的拖缆各段阵元的深度坐标，作为目标阵元最终的深度坐标z。

(2b)横向坐标x的确定：

系统工作于同步方式，通过测量发射阵元到目标阵元之间的声学信号传播时延，结合已知声速求出各阵元之间的相对距离，依据球面交汇原理，即可求得目标阵元的位置。

假设O为目标阵元的位置，其待测坐标设为(x，y，z)，N个发射阵元坐标分别为T₁(x₁，y₁，z₁)，T₂(x₂，y₂，z₂)，T₃(x₃，y₃，z₃)，…，T_N(x_N，y_N，z_N)。

设发射阵元T_i(x_i，y_i，z_i)到达接收阵元O的传播时间为t_i，定位原理表示为：

(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝c²t_i ²，i＝1，2，...，N    (1)

其中，c为海水中声传播速度。

4个球面交汇，即可唯一确定空间未知量(x，y，z)，这里仅取横向坐标x；若减少1个阵元，则出现双解现象，需根据先验知识或历史，剔除其中1个不合理的位置解；若出现冗余阵元，冗余阵元的信息可进一步提高定位精度。

(2c)纵向坐标y的确定：

主控机根据罗盘对每个阵元进行偏移角度测量的数据，求出同缆上相邻两阵元的角度差Δθ，再计算出同缆相邻两阵元的横向距离差Δx，通过公式Δy＝Δx*tanΔθ求得同缆相邻两阵元的纵向距离差Δy，进而通过上一阵元纵向坐标加这一纵向距离差Δy算出目标阵元的纵向坐标y。

其中，所述步骤(1)，还可以进行分块循环定位的方式来对水下拖缆进行定位。

其中，所述分块循环定位的方法，是指在一次定位进行到一半的时候，第一阶开始进入下一个定位周期，定位坐标的解算是通过一个定位周期的前半周数据和上一定位周期的后半周数据来进行的。

本发明的优点在于：

1、本发明充分考虑拖缆定位的特点，尤其是定位误差的来源，在此基础上同时采用GPS、声学、测深计、罗盘构成的组合拖缆定位方法。

1)多GPS/DGPS浮标：在每一个拖缆前、后两端布放GPS/DGPS浮标，便于求得每一个拖缆前、后两端大地坐标，这样也有利于对拖缆各段定位时进行合理的声学定位阵形设计。

2)优化声学定位设计：

①全缆声学网络：本发明在对拖缆各段采用声学定位时，为了提高拖缆各段的定位精度采用全缆布放声学网络。

②分块循环的声学定位方式：采用分块循环的声学定位方式这样可以缩短整个拖缆定位系统的定位周期。

③边缆修正：由于对每阶收发合置阵元定位阵形是直线阵，其仅对阵前方小区域范围内的阵元定位精度高，再加上拖缆阵形的偏移，导致收发合置阵元定位精度低于单接收阵元阵元。并在下一阶定位时将这一低精度的结果向下一级传播，最终导致系统整体定位精度下降。为了改进系统定位精度，我们采用同道相邻收发合置阵元对相邻缆上收发合置阵元进行修正的方法来减小每阶收发合置阵元低定位精度对整体定位精度的影响。

④减少阶数：在每阶阵元定位中都将引入声信号时延测量误差，在一阶中时延测量误差对各道阵元的定位精度影响近似相等，下一阶进行定位是在上一阶基础上再次引入这一声学信号时延测量误差。这样随着阶数的增加声信号时延测量误差对阵元定位误差的影响逐步加大，为了克服这一弊端本发明采用分阶递推声学定位的方法。

3)精确的深度测量：拖缆的深度通过水鸟进行控制，但由于海流的影响导致拖缆的深度存在一定的偏差。而且声学定位中发射基阵近似在一个平面上，声学定位对深度的定位误差较大。本发明采用压力式深度传感器(深度计)可以精确的测的拖缆各段的深度数据。

4)增加罗盘作用：多缆定位系统中深度可以采用压力传感器来实现精确测量，因此对二维水平面内的定位误差进行分析可得：拖缆上阵元的纵向定位误差大于横向定位误差，并且随着阶数的增加这一现象表现得越明显。引入罗盘数据重新确定拖缆的纵向位置能在一定程度上改善系统的定位精度，并且可以提高系统的可靠性。

2、本发明有别于传统方法，充分发挥声学定位手段的作用，改变传统多缆方法仅在拖缆的局部(前部、中部、后部)，本发明采用全缆布放声学网络、分阶定位、边缆修正的声学定位阵形来提高定位精度。

3、本发明采用分块循环的声学定位方式，这样可以减少由于全缆声学定位的时间，近而缩短整个拖缆定位系统的定位周期。

4、本发明中，罗盘所起的作用与传统方法完全不同。由于声学定位纵向定位误差大于横向定位误差，本发明是只采用声学定位所确定的拖缆横向位置，纵向位置的确定是采用横向距离差和罗盘来确定。

5、本发明也有别与其他公司仅采用GPS和声学的定位方法，本发明利用多种定位方法(GPS、声学、罗盘、深度计)，并充分考虑各种定位方法在对多缆定位时所具有的特点，发挥各自的优点提高了多缆定位精度。

6、本发明中，采用的声学定位也有别与其他公司。本发明采用的声学定位包括边缆修正在内的更为复杂的声学定位算法，提高了多缆定位精度。

附图说明

图1是本发明多缆定位系统结构示意图；

图2是本发明多缆定位阵元布放示意图；

图3是本发明多缆定位中多种定位方法构成的组合定位流程图；

图4是本发明实施例优选方案中前3千米的阵元布放图；

图5是本发明多缆阵元水声定位原理示意图；

图6是本发明实施例优选方案中前3千米中分快循环定位方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

图1是多缆定位系统结构示意图，多缆定位系统由水面拖船和水下拖缆组成，水面拖缆船上有数据采集卡和主控机，拖缆船拖曳拖缆内装有包括声学换能器、测深计、罗盘的阵元以及数据传输包组成的数据传输系统。对应拖缆内各阵元分别安装数据传输包，其负责将主控机发送的指令传输给各阵元，及将各阵元采集到的定位信息传到船上经过数据采集卡送主控机处理。

图2多缆定位阵元布放示意图中，T为拖船，在拖船后部装有辅助金属支架S用于将拖缆展开，示意图中有A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、P共16条拖缆。每条拖缆前部和后部分别装有前GPS浮标QB和后GPS浮标HB，拖缆每隔一段距离布放一个阵元。此外，相邻拖缆两端分别用金属链SL连起来。

图3是多缆定位中多种定位方法构成的组合定位流程图。

在每条缆上拖缆上按一定距离布放阵元(其中包括声学换能器、测深计、罗盘)，其中声学换能器可以全部是收发合置换能器，也可以间隔数道单收换能器布放一道收发合置换能器。具体间隔道数多少由硬件性能(发射功率和带宽)决定。图3是优选方案前3千米的示意图，在缆长为6千米的16条拖缆上第一道和最后一道阵元中声学换能器为单发射换能器，其上加装GPS浮标，每隔100米布放一道阵元，每隔两道单接收声学换能器阵员布放一道收发合置声学换能器阵元。在优选方案中，共需要阵元976个，其中32个阵元中声学换能器为单发射换能器，656个阵元中声学换能器为单接收换能器，288个阵元中声学换能器为收发合置换能器。拖缆A、C、E、G、I、K、M、Q上声学发射换能器分别采用的频率为66KHZ、67KHZ、68KHZ、69KHZ、70KHZ、71KHZ、72KHZ、73KHZ；拖缆B、D、F、H、J、L、N、P上声学发射换能器也分别采用的频率为66KHZ、67KHZ、68KHZ、69KHZ、70KHZ、71KHZ、72KHZ、73KHZ。

多缆定位同时采用GPS、声学、测深计、罗盘构成的组合定位系统。拖缆可以分为前后两部分同时进行相对独立的定位。这里以前3前米为例来阐述本定位系统，这里为了清楚说明，我们定义如下：“道”——各个拖缆上离浮标距离相等的阵元所在的列，“阶”——收发合置阵元所在的道以及接下来所有的接收阵元所在的道。如图4，将前3千米拖缆分成十阶。

由位于每条拖缆前部GPS浮标确定每条拖缆前端(也就是每条缆第一道阵元)的大地坐标；其余每一阶收发合置阵元坐标位置由上一阶收发合置阵元和相邻缆收发合置阵元联合来确定，本阶内接收阵元坐标位置由本阶收发合置阵元和下一阶收发合置阵元来确定。考虑到现有硬件条件，同一阶发射换能器发射的信号通过频分多址和时分多址方式来区别。具体操作：第一步：拖缆A、C、E、G、I、K、M、O第一阶浮标下的发射声学换能器发射不同频率声学信号，本阶内所有声学接收换能器和下一阶声学收发合置换能器接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号。例如：拖缆G上的接收换能器接收拖缆E、I上发射阵元发射的声学信号。第二步：拖缆B、D、F、H、J、L、N、P第一阶浮标下的发射声学换能器发射不同频率声学信号，本阶内所有声学接收换能器和下一阶声学收发合置换能器接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号。第三步：拖缆A、C、E、G、I、K、M、O第二阶收发合置声学换能器发射不同频率声学信号，本阶内和上一阶所有声学接收换能器和下一阶声学收发合置换能器接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号，以及本接阶拖缆B、D、F、H、J、L、N、P上的收发合置换能器接收相邻缆的声学信号。第四步：拖缆B、D、F、H、J、L、N、P第二阶收发合置声学换能器发射不同频率声学信号，本阶内和上一阶所有声学接收换能器和下一阶声学收发合置换能器接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号，以及本接阶拖缆A、C、E、G、I、K、M、O上的收发合置换能器接收相邻缆的声学信号。依此类推直到最后一阶。完成一个周期的定位。

图5为多缆阵元水声定位原理示意图，其中O为目标阵元的位置，其待估计坐标设为(x，y，z)，N个发射阵元坐标分别为T₁(x₁，y₁，z₁)，T₂(x₂，y₂，z₂)，T₃(x₃，y₃，z₃)，…，T_N(x_N，y_N，z_N)。系统工作于同步方式，通过测量发射阵元到目标阵元之间的声学传播时延，依据球面交汇原理，即可求得目标阵元的位置。

设发射阵元T_i(x_i，y_i，z_i)到达接收阵元O的传播时间为t_i，定位原理表示为：

(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝c²t_i ²，i＝1，2，...，N    (1)

其中c为海水中声传播速度。

4个球面交汇，即可唯一确定空间未知量(x，y，z)。实际应用中，发射基阵近似在一个平面上，其对z坐标的定位误差较大，因此目标阵元的深度信息是通过压力传感器直接获得的，也就是说目标深度信息先验已知，上述的定位模型蜕化为“圆交汇模型”。此时若采用3个阵元交汇，可唯一确定二维平面内的目标位置。这两种情况中，若减少1个阵元，则出现双解现象，需根据先验知识或历史，剔除其中1个不合理的位置解。若出现冗余阵元，冗余阵元的信息可用于进一步提高定位精度。

通过声学定位可以初步确定阵元x、y坐标，但这时所确定的阵元纵向y定位误差大于横向x定位误差。我们通过罗盘对每个阵进行偏移角度测量，求出同缆上相邻两阵元的角度差Δθ，再计算出同缆相邻两阵元的横向距离差Δx，通过公式Δy＝Δx*tanΔθ求得同缆相邻两阵元的纵向距离差Δy，进而通过上一阵元纵向坐标加这一纵向距离差Δy算出新的纵向坐标y。

为了缩短定位周期，可以进行分块循环定位的方法来对拖缆进行定位。如图6，也就是不等一次定位周期完全结束就开始下一次定位。在本优化方案中具体操作步骤为：在一次定位进行到第六阶的时候，第一阶开始进入下一个定位周期。定位坐标的解算是通过一个定位周期的前半周数据和上一定位周期的后半周数据来进行的。采用这样的分块定位的方法减少一半的定位时间，将整个系统的周期缩短为原来的二分之

为了避免同频干扰(当然如果前3千米定位所用声学换能器和后3千米定位所用声学换能器使用频带不同，那么后3千米的定位操作方法可以和前3前米的操作方法相同)，后3千米的定位操作与前3千米不同，后三千米的定位是从中部向后进行的，具体操作顺序与前3千米正好相反。

本发明方法和定位系统可以存在其他的实施方案。如，拖缆长度和条数是可以根据实际情况选取；拖缆上阵元的数量也是可以不同的；阵元的布放可以是均匀或非均匀间隔的，间隔的大小是可以变化的；阵元中声学换能器为单发射或单接收或收发合置的具体安排可以根据具体情况适当调整。

Claims (5)

1.一种水下多缆定位方法，该方法通过水下多缆定位系统对多缆进行定位；

所述的水下多缆定位系统包括：一水面拖船和多条水下拖缆；

一辅助金属支架，装于拖船后部，用于将拖缆展开；

一全缆声学网络，所述全缆声学网络，是在每条拖缆前、后两端各布放一个定位浮标，拖缆前端的定位浮标下布放一个第一声学换能器阵元，在每条拖缆上，沿拖缆的前端到后端对应地周期性布置多阶阵元，所述的多阶阵元中的第一阶阵元依次布置一个第一声学换能器阵元和多个第二声学换能器阵元，此后各阶阵元依次布置一个第三声学换能器阵元和多个第二声学换能器阵元，用于对声学测时信息进行采集；所述第三声学换能器阵元采用的声学换能器为收发合置换能器；

一数据传输系统，所述数据传输系统安装与各阵元对应的数据传输包，用于将主控机发送的指令传输给各阵元，及将各阵元采集到的定位信息传到船上的主控机处理；

一数据采集卡，所述数据采集卡装于水面拖船上，用于将采集到的数据传输给主控机；和

一主控机，所述主控机装于水面拖船上，用于向水下拖缆上的各阵元发出指令，并处理数据采集卡传输的数据；

所述阵元包括：

一测深计，用于测得所在阵元的深度值；

一罗盘，用于对所在阵元进行偏移角度测量；和

一声学换能器，用于测量阵元间相对距离；

所述方法包括：

(1)各阵元采用分阶定位、边缆修正的方法，对声学测时信息进行采集，具体步骤包括：

(1a)奇数行拖缆上的第一阶浮标下的第一声学换能器阵元，发射不同频率声学信号，本阶内所有第二声学换能器阵元和下一阶第三声学换能器阵元，接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号；

(1b)偶数行拖缆上的第一阶浮标下的第一声学换能器阵元，发射不同频率声学信号，本阶内所有第二声学换能器阵元和下一阶第三声学换能器阵元，接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号；

(1c)奇数行拖缆上的第二阶的第三声学换能器阵元，发射不同频率声学信号，本阶内和上一阶所有第二声学换能器阵元和下一阶第三声学换能器阵元，接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号，以及本阶偶数行拖缆上的第三声学换能器阵元接收相邻缆的声学信号；

(1d)偶数行拖缆上的第二阶的第三声学换能器阵元，发射不同频率声学信号，本阶内和上一阶所有第二声学换能器阵元和下一阶第三声学换能器阵元，接收相邻缆的声学信号和比相邻缆再远一缆的声学信号，以及本阶奇数行拖缆上的第三声学换能器阵元接收相邻缆的声学信号，依此类推直到最后一阶；

(2)拖缆各阵元的坐标解算

主控机以GPS/DGPS浮标测出的大地坐标作为参考坐标，根据测深计测得拖缆各阵元的深度坐标，各阵元采集声学测时和罗盘测量的每个阵元偏移角度，计算出拖缆各阵元精确的横向坐标x、纵向坐标y和深度坐标z：

(2a)深度坐标z的确定：

测深计测得的拖缆各阵元的深度坐标，作为目标阵元最终的深度坐标z；

(2b)横向坐标x的确定：

系统工作于同步方式，通过测量发射阵元到目标阵元之间的声学信号传播时延，结合已知声速求出各阵元之间的相对距离，依据球面交汇原理，即可求得目标阵元的位置；

假设0为目标阵元的位置，其待测坐标设为(x，y，z)，N个发射阵元坐标分别为T₁(x₁，y₁，z₁)，T₂(x₂，y₂，z₂)，T₃(x₃，y₃，z₃)，…，T_N(x_N，y_N，z_N)；

设发射阵元T_i(x_i，y_i，z_i)到达接收阵元0的传播时间为t_i，定位原理表示为：

(x-x_i)²+(y-y_i)²+(z-z_i)²＝c²t_i ²，i＝1，2，...，N    (1)

其中，c为海水中声传播速度；

4个球面交汇，即可唯一确定空间未知量(x，y，z)，这里仅取横向坐标x；若减少1个阵元，则出现双解现象，需根据先验知识，剔除其中1个不合理的位置解；若出现冗余阵元，冗余阵元的信息可进一步提高定位精度；

(2c)纵向坐标y的确定：

主控机根据罗盘对每个阵元进行偏移角度测量的数据，求出同缆上相邻两阵元的角度差Δθ，再计算出同缆相邻两阵元的横向距离差Δx，通过公式Δy＝Δx*tanΔθ求得同缆相邻两阵元的纵向距离差Δy，进而通过上一阵元纵向坐标加这一纵向距离差Δy算出目标阵元的纵向坐标y。

2.根据权利要求1所述的水下多缆定位方法，其特征在于，所述的定位浮标是GPS浮标或DGPS浮标。

3.根据权利要求1所述的水下多缆定位方法，其特征在于，所述第一声学换能器阵元是单发射换能器或收发合置换能器。

4.根据权利要求1所述的水下多缆定位方法，其特征在于，所述第二声学换能器阵元是单接收换能器或收发合置换能器。

5.根据权利要求1所述的水下多缆定位方法，其特征在于，所述步骤(1)采用分块循环定位的方式来对水下拖缆进行定位；所述分块循环定位的方法，是指在一次定位进行到一半的时候，第一阶开始进入下一个定位周期，定位坐标的解算是通过一个定位周期的前半周数据和上一定位周期的后半周数据来进行的。

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