CN113009491B - 一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，包括根据水平悬浮阵的结构建立坐标系，将水平悬浮阵的任意两个辅助传感器组之间的曲线作为该坐标系下的子曲线，建立子曲线的阵列状态函数；确定姿态传感器测量角度与阵形信息之间的关系，得到每一段子曲线的欠定方程组，通过初值条件转换为恰定方程组，求解恰定方程组得到的各段子曲线的系数；对每段子曲线通过相邻曲线段之间的连续性条件，将每一段子曲线的左端点平移至上一段曲线的右端点处，最终将各段子曲线拼接得到水平悬浮阵的完整阵列曲线。本发明具有应用范围广、普适性好、简单可行的优点。

Description

一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法

技术领域

本发明涉及水声信号处理领域，具体涉及一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，可基于曲线平移不变性特点对姿态和深度传感器的测量数据估计实时阵形。

背景技术

水声信号处理中可靠的信号依赖于准确的阵列形态，目前传统的水听器阵列形式主要包括舷侧阵、拖曳阵、岸基阵和垂直阵。舷侧阵和拖曳阵是舰载声纳设备，它们具有良好的机动性，但很容易受到船舶噪音的影响。岸基阵依赖于岸站系统，并且可以构建大型阵列。但是，它们的应用场景是有限的。垂直阵列是海底浮标的一种形式，可以灵活部署以实现目标自主检测。但是，阵列的规模通常很小，且深海应用技术尚未取得突破。

水平悬浮线列阵(水平悬浮阵)是一种新型的水听器线阵列，是由两条锚绳(一端固定于海底)连接着阵列的两端，且水平悬浮阵两端分别悬挂有浮子以使得水平悬浮阵在海水中悬浮，从而可以分布于较深的海底区域。结合了上述传统阵列的优点，不仅可以实现移动部署和自主检测，还可以构建大型阵列。另外，它不受船舶噪声的影响，并且可以为水下目标检测，尤其是潜艇检测提供新颖的手段。但这种阵列容易受到海水的作用而发生形变，在应用中必须对其进行准确的实时阵形估计。

阵形估计方法主要包括声学计算方法和非声学辅助测量方法。声学计算方法使用水听器阵列接收到的水下声学信号，然后使用声源接收信号，然后推导出阵列的线形，这类方法结构较为复杂，实际应用中需要布防声源接收器，且声源信号容易受外界噪声的影响。非声学辅助测量方法需要在行阵列上安装几个辅助传感器，例如航向传感器，压力传感器等，使用这些传感器来测量阵列的姿态信息和深度信息以获得一组阵列上不同离散点的数据，再通过曲线拟合方法使用数值模拟来估计阵列的线型，这种方法适用于实时变化的阵列，估计精度受测量精度，传感器数量和估计算法精度的限制。

在非声学辅助测量方法中，插值拟合方法具有计算量少，系统结构简单，计算精度高的优点。通过将多个辅助传感器绑定到一个线阵列上，可以测量该阵列上多个点的速度和位置状态，所测得的离散数据可以用于预先估计假定阵列的理论线型参数，然后得到估计的阵列曲线方程。此方法称为插值拟合。1992年，B.E.Howard和J.M.Syck提出了使用辅助传感器进行多次采样分析的插值拟合方法，并且他们还详细分析了插值拟合精度。2004年，Hee-Young Park提出了一种新的插值拟合方法来估计阵列形态，该方法通过迭代分析和处理辅助测量传感器的测量数据，使用数值模型对分析和处理后的离散阵列信息进行插值拟合达到阵列估计的目的，这种方法虽然大大提高了插值拟合估计阵形的精度，但是数值模型计算较为复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，本发明首先通过将阵列的分段曲线平移，将阵列状态函数有关的欠定方程组转换为恰定方程组并使用迭代拼接获得最终的阵形估计曲线，从而利用曲线平移不变性特点对水平悬浮线列阵的阵形进行实时阵形估计，本发明最大优点是方法相对简单，适用于大多数类型的阵列曲线估计，具有应用范围广、普适性好、简单可行的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，包括：

1)根据水平悬浮阵的结构建立坐标系，将水平悬浮阵的任意两个辅助传感器组之间的曲线作为该坐标系下的子曲线，建立子曲线的阵列状态函数；

2)确定水平悬浮阵的辅助传感器组中的姿态传感器测量角度与阵形信息之间的关系；

3)根据姿态传感器测量角度与阵形信息之间的关系、水平悬浮阵的约束条件，得到每一段子曲线的欠定方程组；

4)利用曲线的平移不变性，将各段子曲线平移至坐标原点处，通过初值条件使得原来的欠定方程组的方程个数增加成为可以求解的恰定方程组，求解恰定方程组得到的各段子曲线的系数；

5)对每段子曲线通过相邻曲线段之间的连续性条件，将每一段子曲线的左端点平移至上一段曲线的右端点处，最终将各段子曲线拼接得到水平悬浮阵的完整阵列曲线。

可选地，步骤1)中根据水平悬浮阵的结构建立坐标系为取水平悬浮阵的左锚点为坐标原点，沿着阵列延伸方向为y轴，由左锚点指向海平面的方向为z轴。

可选地，所述坐标系中x轴与y、z轴呈右手螺旋关系。

可选地，步骤1)中建立子曲线的阵列状态函数时，任意第k个子曲线的阵列状态函数为：

上式中，x,y,z分别表示坐标系的x,y,z轴向方向，a_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的二次项系数，b_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的一次项系数，c_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，a_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的二次项系数，b_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的一次项系数，c_z,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数。

可选地，步骤2)中确定水平悬浮阵的辅助传感器组中的姿态传感器测量角度与水平悬浮阵阵形之间的关系时，所述姿态传感器测量角度包括偏转角、俯仰角和横滚角，且由于水平悬浮阵的截面是对称的忽略横滚角对水平悬浮阵阵形的影响，从而得到偏转角、俯仰角两者与水平悬浮阵阵形之间的关系。

可选地，所述得到偏转角、俯仰角两者与水平悬浮阵阵形之间的关系的函数表达式为：

上式中，θ为偏转角，

为俯仰角，x,y,z分别表示坐标系的x,y,z轴向方向。

可选地，步骤3)中得到每一段子曲线的欠定方程组的函数表达式为：

上式中，x_j,y_j,z_j分别表示第j个传感器所在位置的坐标，a_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的二次项系数，b_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的一次项系数，c_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，a_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的二次项系数，b_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的一次项系数，c_z,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，θ_j为第j个传感器测得的俯仰角，

为第j个传感器测得的偏转角，x′_j,z′_j分别表示第k段曲线段在xy和yz平面内投影曲线的一阶导数在第j个传感器所在位置的取值，L表示水平悬浮阵的长度，M表示水平悬浮阵中包含的辅助传感器组数量，y分别表示坐标系的y轴向方向。

可选地，步骤4)中通过初值条件使得原来的欠定方程组的方程个数增加时，增加的方程为：

y_j＝L_r sinα,x_j＝0

上式中，x_j,y_j分别表示将曲线段平移后第j个传感器所在位置处的y和x坐标值。

此外，本发明还提供一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计装置，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行所述基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法的计算机程序。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法的计算机程序。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法相对于常规的利用辅助传感器的阵列估计方法而言，具有更加准确的计算，传统的辅助传感器的阵形估计算法以插值拟合为主，这类方法虽然实现起来较为方便，但是准确度不够，具有一定的误差，要得到精度高的结果就必须增加迭代的次数，这样计算量会大大增强，而本发明的方法可以有效的解决这类计算量大的问题，利用曲线的平移不变的特性使得振兴估计更加准确，计算量小。

2、本发明基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法相较于其他阵形估计方法的应用场景受限而言，由于曲线平移不变性具有普适性，该方法不仅可以用于水平悬浮阵的阵型估计，还可以用于其他各类阵列形态的阵形估计，应用范围广，适用性强。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程图。

图2是本发明实施例中的水平悬浮阵结构示意图。

图3是本发明实施例中水平悬浮阵的辅助传感器组分布示意图。

图4是本发明实施例中阵列曲线在xy平面的投影曲线。其中横轴代表y轴的坐标，纵轴代表的是x轴的坐标，曲线中的实线为根据本方法求解出的阵形曲线在xoy平面内的投影，虚线为利用二次曲线拟合方法得到的拟合曲线投影。

图5是本发明实施例中阵列曲线在yz平面的投影曲线。其中横轴代表y轴的坐标，纵轴代表的是z轴的坐标，曲线中的实线为根据本方法求解出的阵形曲线在yoz平面内的投影，虚线为利用二次曲线拟合方法得到的拟合曲线投影。

图6是本发明实施例中阵列曲线的三维曲线图。其中横轴代表y轴的坐标，纵轴代表的是x轴的坐标，竖轴代表的是z轴的坐标曲线中的实线为根据本方法求解出的阵形曲线，虚线为利用二次曲线拟合方法得到的拟合曲线。

图7是本发明实施例中不同位置的最大布阵距离结果图。横轴为传感器阵列的位置，纵轴为相邻传感器之间的最大布阵距离。

图8是本发明实施例中理论曲线与计算结果曲线的误差图。横轴为使用的传感器数量，纵轴为均方根误差。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。除非特殊说明，本发明采用的仪器或材料为市售。

如图1所示，本实施例基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法包括：

1)根据水平悬浮阵的结构建立坐标系，将水平悬浮阵的任意两个辅助传感器组之间的曲线作为该坐标系下的子曲线，建立子曲线的阵列状态函数；

2)确定水平悬浮阵的辅助传感器组中的姿态传感器测量角度与阵形信息之间的关系；

3)根据姿态传感器测量角度与阵形信息之间的关系、水平悬浮阵的约束条件，得到每一段子曲线的欠定方程组；

4)利用曲线的平移不变性，将各段子曲线平移至坐标原点处，通过初值条件使得原来的欠定方程组的方程个数增加成为可以求解的恰定方程组，求解恰定方程组得到的各段子曲线的系数；

5)对每段子曲线通过相邻曲线段之间的连续性条件，将每一段子曲线的左端点平移至上一段曲线的右端点处，最终将各段子曲线拼接得到水平悬浮阵的完整阵列曲线。

下文将结合图2和图3所示水平悬浮阵进行进一步的详细说明。参见图2和图3，水平悬浮阵由两条锚绳(一端固定于海底)连接着水平悬浮阵的两端，且水平悬浮阵两端分别悬挂有浮子以使得水平悬浮阵在海水中悬浮，从而可以将水平悬浮阵分布于较深的海底区域。本实施例中水平悬浮阵总长为L，包含M个辅助传感器组，每一个辅助传感器组均包括姿态传感器和深度传感器，相邻辅助传感器组的距离d_i＝L/(M-1)。作为一种可选的实施方式，本实施例中L＝1000m，M＝100，M可以根据方便选取,其分布距离可以是等距分布也可以是非等距分布，分析悬浮阵的阵列形态，阵列两端的阵列变形较大，中间的阵列变形较小，可以定性的认为两端的传感器分布密度应该比中间的传感器分布密度大。以传感器的测量误差为可以分布的传感器最大距离的边界值，若相邻两个传感器之间的斜率差小于姿态传感器的测量误差，认为该传感器分布过密，传感器之间的分布距离需要增大，图7定量的给出了各段阵列位置处的最小布阵距离。本实施例中，锚绳长度L_r＝250m，海水总深度H＝500m，锚绳初始时刻与z轴的夹角α＝π/6。

参见图2，步骤1)中根据水平悬浮阵的结构建立坐标系为取水平悬浮阵的左锚点为坐标原点，沿着阵列延伸方向为y轴，由左锚点指向海平面的方向为z轴。以阵列传感器长轴的延伸方向为载体坐标系的y_c轴，传感器短轴的方向为载体坐标系的x_c轴，z_c轴与x_c轴和y_c轴呈右手螺旋关系。

本实施例中，坐标系中x轴与y、z轴呈右手螺旋关系。

水平悬浮阵在理想状态下是一条直线，但是海水复杂环境下易受到海浪等作用力使阵列形状发生变形，动力学的分析表明水平悬浮阵的阵列形态为抛物线型，且在两个平面内的投影曲线也是抛物线形式，水平悬浮阵的阵列状态函数表达式为：

上式中，x,y,z分别表示坐标系的x,y,z轴向方向，a_x表示阵列曲线在xy平面投影曲线的二次项系数，b_x表示阵列曲线在xy平面投影曲线的一次项系数，c_x表示阵列曲线在xy平面投影曲线的常数项系数，a_z表示阵列曲线在yz平面投影曲线的二次项系数，b_z表示阵列曲线在yz平面投影曲线的一次项系数，c_z表示阵列曲线在yz平面投影曲线的常数项系数。因此，本实施例步骤1)中建立子曲线的阵列状态函数时，任意第k个子曲线的阵列状态函数为：

上式中，x,y,z分别表示坐标系的x,y,z轴向方向，a_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的二次项系数，b_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的一次项系数，c_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，a_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的二次项系数，b_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的一次项系数，c_z,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数。

阵列参数为水平悬浮阵上的离散点坐标和离散点坐标的切线斜率，姿态和深度传感器的参数为偏转角、俯仰角和深度信息。偏转角：阵列延伸方向的水平面中的投影线与真北方向之间的角度，北偏东为正，北偏西为负，它的大小范围是-180度至180度。俯仰角：阵列绕姿态传感器短轴旋转的角度，逆时针旋转为正，顺时针旋转为负，其大小范围为-90度至90度。横滚角：阵列围绕姿态传感器的长轴旋转的角度，逆时针为正，顺时针为负，其大小范围为-180度至180度。本实施例中，步骤2)中确定水平悬浮阵的辅助传感器组中的姿态传感器测量角度与水平悬浮阵阵形之间的关系时，所述姿态传感器测量角度包括偏转角、俯仰角和横滚角，且由于水平悬浮阵的截面是对称的忽略横滚角对水平悬浮阵阵形的影响，从而得到偏转角、俯仰角两者与水平悬浮阵阵形之间的关系。

本实施例中，得到偏转角、俯仰角两者与水平悬浮阵阵形之间的关系的函数表达式为：

上式中，θ为偏转角，

为俯仰角，x,y,z分别表示坐标系的x,y,z轴向方向。

本实施例中，步骤3)中得到每一段子曲线的欠定方程组的函数表达式为：

上式中，x_j,y_j,z_j分别表示第j个传感器所在位置的坐标，a_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的二次项系数，b_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的一次项系数，c_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，a_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的二次项系数，b_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的一次项系数，c_z,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，θ_j为第j个传感器测得的俯仰角，

为第j个传感器测得的偏转角，x′_j,z′_j分别表示第k段曲线段在xy和yz平面内投影曲线的一阶导数在第j个传感器所在位置的取值，L表示水平悬浮阵的长度，M表示水平悬浮阵中包含的辅助传感器组数量，y分别表示坐标系的y轴向方向。

为求解这个方程组，由于曲线在空间中平移时，曲线的形状不发生改变，因而可以将每一段阵列曲线左端点平移至坐标原点处，此时在上述方程组的基础上多出一个方程。本实施例中，步骤4)中通过初值条件使得原来的欠定方程组的方程个数增加时，增加的方程为：

y_j＝L_r sinα,x_j＝0

上式中，x_j,y_j分别表示将曲线段平移后第j个传感器所在位置处的y和x坐标值，α代表锚绳与z轴的夹角。

联立上述方程可以求得各个曲线段的阵列状态函数的未知参数，并将每一段的曲线左端点平移至上一段曲线的右端点将各个曲线段“拼接”起来得到最终的阵列曲线。

综上所述，本实施例基于辅助传感器的水平悬浮阵阵形估计方法是一种利用曲线平移不变性的分段阵形估计方法，相对于常规的利用辅助传感器的阵列估计方法而言，具有更加准确的计算，传统的辅助传感器的阵形估计算法以插值拟合为主，这类方法虽然实现起来较为方便，但是准确度不够，具有一定的误差，要得到精度高的结果就必须增加迭代的次数，这样计算量会大大增强，而本发明的方法可以有效的解决这类计算量大的问题，利用曲线的平移不变的特性使得振兴估计更加准确，计算量小。而且，本实施例基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法相较于其他阵形估计方法的应用场景受限而言，由于曲线平移不变性具有普适性，该方法不仅可以用于水平悬浮阵的阵型估计，还可以用于其他各类阵列形态的阵形估计，应用范围广，适用性强。

此外，本实施例还提供一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计装置，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法的步骤，或者该存储器中存储有被编程或配置以执行前述基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法的计算机程序。

此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法的计算机程序。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，其特征在于，包括：

1)根据水平悬浮阵的结构建立坐标系，将水平悬浮阵的任意两个辅助传感器组之间的曲线作为该坐标系下的子曲线，建立子曲线的阵列状态函数；且建立子曲线的阵列状态函数时，任意第k个子曲线的阵列状态函数为：

上式中，x,y,z分别表示坐标系的x,y,z轴向方向，a_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的二次项系数，b_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的一次项系数，c_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，a_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的二次项系数，b_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的一次项系数，c_z,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数；

2)确定水平悬浮阵的辅助传感器组中的姿态传感器测量角度与阵形信息之间的关系；

3)根据姿态传感器测量角度与阵形信息之间的关系、水平悬浮阵的约束条件，得到每一段子曲线的欠定方程组，且得到每一段子曲线的欠定方程组的函数表达式为：

上式中，x_j,y_j,z_j分别表示第j个传感器所在位置的坐标，a_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的二次项系数，b_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的一次项系数，c_x,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，a_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的二次项系数，b_z,k表示第k段曲线段在yz平面投影曲线的一次项系数，c_z,k表示第k段曲线段在xy平面投影曲线的常数项系数，θ_j为第j个传感器测得的俯仰角，

为第j个传感器测得的偏转角，x′_j,z′_j分别表示第k段曲线段在xy和yz平面内投影曲线的一阶导数在第j个传感器所在位置的取值，L表示水平悬浮阵的长度，M表示水平悬浮阵中包含的辅助传感器组数量，y分别表示坐标系的y轴向方向；

4)利用曲线的平移不变性，将各段子曲线平移至坐标原点处，通过初值条件使得原来的欠定方程组的方程个数增加成为可以求解的恰定方程组，求解恰定方程组得到的各段子曲线的系数；所述通过初值条件使得原来的欠定方程组的方程个数增加时，增加的方程为：

y_j＝L_rsinα,x_j＝0

上式中，x_j,y_j分别表示利用曲线平移不变性将曲线平移至原点处时第j段曲线的左端点位置坐标的边界条件；

5)对每段子曲线通过相邻曲线段之间的连续性条件，将每一段子曲线的左端点平移至上一段曲线的右端点处，最终将各段子曲线拼接得到水平悬浮阵的完整阵列曲线。

2.根据权利要求1所述的基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，其特征在于，步骤1)中根据水平悬浮阵的结构建立坐标系为取水平悬浮阵的左锚点为坐标原点，沿着阵列延伸方向为y轴，由左锚点指向海平面的方向为z轴。

3.根据权利要求2所述的基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，其特征在于，所述坐标系中x轴与y、z轴呈右手螺旋关系。

4.根据权利要求2所述的基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，其特征在于，步骤2)中确定水平悬浮阵的辅助传感器组中的姿态传感器测量角度与水平悬浮阵阵形之间的关系时，所述姿态传感器测量角度包括偏转角、俯仰角和横滚角，且由于水平悬浮阵的截面是对称的忽略横滚角对水平悬浮阵阵形的影响，从而得到偏转角、俯仰角两者与水平悬浮阵阵形之间的关系。

5.根据权利要求4所述的基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法，其特征在于，所述得到偏转角、俯仰角两者与水平悬浮阵阵形之间的关系的函数表达式为：

上式中，θ为偏转角，

为俯仰角，x,y,z分别表示坐标系的x,y,z轴向方向。

6.一种基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计装置，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法的计算机程序。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述基于辅助传感器的水平悬浮阵实时阵列形状估计方法的计算机程序。

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