CN118089793B - 一种深潜器定位精度评估方法、装置、介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水下导航技术领域，提供了一种深潜器定位精度评估方法、装置、介质及设备，其基于虚拟基准点的深潜器定位精度评估方法只需要组合导航坐标和超短基线定位系统测量的坐标、斜距数据和深潜器速度、航向和姿态数据，该方法通过数量积运算、数量积不等式、二次函数求最值和水平误差排序算法推导出水平定位精度的范围，无需做专门的组合导航定位精度评估试验，比已有的评估方法更加方便、快速且节省成本。对于深潜器定点布放与回收海底设备，以及搜寻之前记录过位置坐标的目标，如热液喷口、标志物等具有重要的参考意义。
Description
技术领域
本发明属于水下导航技术领域，尤其涉及一种深潜器定位精度评估方法、装置、介质及设备。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
对于水下作业的深潜器来说，缺乏GPS（Global Positioning System，GPS）信号对其定位带来了困难。海洋科考作业时通常采用声学定位设备为深潜器提供绝对的位置信息，从而对惯性导航系统或航位推算（Dead Reckoning，DR）系统的累积误差作修正。超短基线（Ultra Short Base Line，USBL）声学定位系统具有测距精度高，安装灵活，操作方便的优势，在海洋科考、商业和军事领域应用广泛。
评估深潜器在超短基线定位系统辅助下的组合导航定位精度范围，是评估深潜器海底地形测绘质量的重要前提，而且，了解组合导航定位精度范围对于深潜器定点布放与回收海底设备，以及搜寻之前记录过位置坐标的目标，如热液喷口、标志物等具有重要的参考意义。
长基线定位系统能够独立地评估水下组合导航的定位精度，但是长基线信标的布放、校准以及回收过程占用大量船时，且成本高昂。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种深潜器定位精度评估方法、装置、介质及设备，其只需组合导航坐标数据、超短基线定位系统测量的坐标数据和深潜器速度、航向和姿态数据，无需做专门的组合导航定位精度评估试验，比已有的评估方法更加方便、快速且节省成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面提供一种深潜器定位精度评估方法，包括如下步骤：
基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和斜距，计算得到虚拟基准点坐标；
基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和深潜器速度、航向和姿态数据，计算得到组合导航坐标值；
计算超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值；
根据超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，结合虚拟基准点坐标与超短基线定位系统测量的深潜器坐标值在方向与方向之间的误差，计算误差项；
基于误差项，根据超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，计算虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差；
将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限和下限分别排序后，计算得到设定置信度下的水平定位精度。
进一步地，所述超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的计算公式为：
，，
其中，表示i时刻超短基线定位系统测量的深潜器坐标，表示i时刻深潜器的组合导航坐标值，为超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和深潜器的组合导航坐标值在x方向的差值，为超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和深潜器的组合导航坐标值在y方向的差值。
进一步地，所述误差项的计算公式为：
，
，
，
，
，
，
其中，表示误差项，表示i时刻虚拟基准点坐标，表示i时刻超短基线定位系统测量的深潜器坐标，、表示i时刻虚拟基准点坐标与超短基线定位系统测量的深潜器坐标在方向与方向之间的误差，为超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和深潜器的组合导航坐标值在x方向的差值，为超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和深潜器的组合导航坐标值在y方向的差值，表示由、构成的单项式，令超短基线定位系统测量的斜距为，超短基线定位系统的定位精度为，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
进一步地，误差项的上限和下限的确定过程包括：
（1）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（2）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（3）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（4）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（5），的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（6）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（7）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（8）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，。
进一步地，所述虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的计算公式为：
，
其中，为虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差，表示i时刻深潜器的组合导航坐标值。
进一步地，所述将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限和下限分别排序后，计算得到设定置信度下的水平定位精度，包括：
将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限按照从小到大顺序排列，序号记为，则排序序号为设定置信度的序号对应的值即为该置信度下的水平定位精度的上限；
将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的下限按照从小到大顺序排列，序号记为，则排序序号为设定置信度的序号对应的值即为该置信度下的水平定位精度的下限。
进一步地，当计算出的水平误差的下限为虚数时，将虚数假设为0参与水平误差下限的排序。
本发明的第二方面提供一种深潜器定位精度评估装置，包括：
数据获取模块，其用于获取超短基线定位系统测量的深潜器坐标、斜距和深潜器速度、航向和姿态数据；
导航信息计算模块，其用于基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和斜距，计算得到虚拟基准点坐标；
基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和深潜器速度、航向和姿态数据，计算得到组合导航坐标值；
计算超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值；
根据超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，结合虚拟基准点坐标与超短基线定位系统测量的深潜器坐标值在方向与方向之间的误差，计算误差项；
基于误差项，根据超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，计算虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差；
将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限和下限分别排序后，计算得到设定置信度下的水平定位精度。
本发明的第三方面提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的一种深潜器定位精度评估方法中的步骤。
本发明的第四方面提供一种计算机设备。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的一种深潜器定位精度评估方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明基于虚拟基准点的深潜器定位精度评估方法只需要组合导航坐标数据和超短基线定位系统测量的坐标、斜距数据、深潜器速度、航向和姿态数据，该方法引入了虚拟的水下基准点，然后通过对数量积运算、数量积不等式和二次函数求最值方法推导出的水平误差的上限值和下限值分别进行从小到大排序，便可计算出组合导航在设定置信度下的水平定位精度的范围，无需做专门的组合导航定位精度评估试验，比已有的评估方法更加方便、快速且节省成本。对于深潜器定点布放与回收海底设备，以及搜寻之前记录过位置坐标的目标，如热液喷口、标志物等具有重要的参考意义。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例提供的一种深潜器定位精度评估方法流程图；
图2是本发明实施例提供的超短基线定位系统测量的超短基线声呐阵与深潜器之间的斜距；
图3是本发明实施例提供的深潜器组合导航轨迹和超短基线定位系统测量的轨迹；
图4是本发明实施例提供的超短基线定位系统测量的坐标值与组合导航坐标值在x方向和y方向的差值；
图5是本发明实施例提供的每个组合导航坐标的水平误差范围；
图6是本发明实施例提供的水平误差的上限排序；
图7是本发明实施例提供的水平误差的下限排序；
图8是本发明实施例提供的一种深潜器定位精度评估装置框图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种深潜器定位精度评估方法，包括如下步骤：
步骤1：基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和斜距，计算得到虚拟基准点坐标；基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和深潜器速度、航向和姿态数据，计算得到组合导航坐标值；
步骤2：计算超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值；
步骤3：根据超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，结合虚拟基准点坐标与深潜器坐标值在方向与方向之间的误差，计算误差项；
步骤4：基于误差项，根据深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，计算虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差；
步骤5：将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限和下限分别排序后，计算得到设定置信度下的水平定位精度。
本发明提出的深潜器定位精度评估方法只需要组合导航坐标数据和超短基线定位系统测量的坐标、斜距数据和深潜器速度、航向和姿态数据，无需做专门的组合导航定位精度评估试验，比已有的评估方法更加方便、快速且节省成本。对于深潜器定点布放与回收海底设备，以及搜寻之前记录过位置坐标的目标，如热液喷口、标志物等具有重要的参考意义。
步骤1中，超短基线定位系统测量的深潜器坐标值的获取方法中，以POSIDONIA超短基线定位系统为例，POSIDONIA超短基线定位系统的定位精度为0.5%，超短基线定位系统测量的斜距为，则表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。将某潜次超短基线定位系统测量的声呐阵到水下应答器之间的斜距展现在图2中。通过图2可知，该潜次声呐阵到水下应答器的斜距最小值为6136.71m，最大值为6850.78m，平均值为6486.32m。
深潜器的组合导航坐标值的计算方法为：导航计算机将接收到的大地坐标值、航向数据与姿态数据、速度数据通过无色自适应卡尔曼滤波算法计算得到深潜器的DR/USBL组合导航轨迹。组合导航轨迹和超短基线定位轨迹如图3所示。
步骤2中，超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和深潜器的组合导航坐标值在x方向和y方向的差值a、b，计算公式如下：
，，
其中，表示i时刻超短基线定位系统测量的深潜器坐标，表示i时刻深潜器的组合导航坐标值。
a、b的计算结果如图4所示。
步骤3中，误差项的计算公式表示如下：
，
，
，
，
，
，
其中，表示误差项，表示i时刻虚拟基准点坐标，表示i时刻超短基线定位系统测量的深潜器坐标，、表示i时刻虚拟基准点坐标与超短基线定位系统测量的深潜器坐标在方向与方向之间的误差；为超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和深潜器的组合导航坐标值在x方向的差值，为超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和深潜器的组合导航坐标值在y方向的差值，表示由、构成的单项式，令超短基线定位系统测量的斜距为，超短基线定位系统的定位精度为，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。误差项范围的计算包括上限的计算和下限的计算，根据的不同取值按照以下八种计算方法分别计算：
（1）时，的上限的计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为；
其中，，令超短基线定位系统测量的斜距为，超短基线定位系统的定位精度为，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（2）时，的上限的计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为；
其中，，令超短基线定位系统测量的斜距为，超短基线定位系统的定位精度为，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（3）时，的上限计算公式，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为；
其中，，令超短基线定位系统测量的斜距为，超短基线定位系统的定位精度为，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（4）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，令超短基线定位系统测量的斜距为，超短基线定位系统的定位精度为，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（5），的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，令超短基线定位系统测量的斜距为，超短基线定位系统的定位精度为，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（6）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，令超短基线定位系统测量的斜距为，超短基线定位系统的定位精度为，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（7）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，令超短基线定位系统测量的斜距为，超短基线定位系统的定位精度为，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（8）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，令超短基线定位系统测量的斜距为，超短基线定位系统的定位精度为，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
步骤4中，所述虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的范围，计算结果如图5所示。
其中，水平误差的范围的推导过程如下所示：
1、当时，设，
时：
，
，
已知 ，
，
则时,取最大值；
由知，
则，
即，
令，
，
当，取最小值；当,取最小值。
综上所述，由 知,；
当时，取最大值，此时的上限为；
当，时，取最小值，此时的下限为;
当,时，取最小值，此时的下限为。
时：
，
，
已知，
，
则时，取最大值；
由知，
则，
即，
已知，
，
当，取最小值；当，取最小值。
综上所述，由 知，且时，；
当时，取最大值，的上限为；
当，时，取最小值，此时的下限为；当，时，取最小值，此时的下限为。
2.当时,设，
时：
，
，
已知，
，
则时,取最大值；
由知，
则，
即，
已知，令，
则，
当,时,取最小值；当时,,取最小值。
综上所述，由 知时,；
当时,取最大值，此时的上限为；
当时，取最小值，此时的下限为；
当，时，取最小值，此时的下限为。
时：
，
，
已知，
，
则时,取最大值；
由知，
则，
即，
已知，
，
当时,取最小值；当，时，取最小值；
综上所述，由 知,且时，；
当时，取最大值，此时的上限为;
当，时，取最小值，此时的下限为；
当，时，取最小值，此时的下限为。
3、当时，令，
时：
，
即，
已知，令，
，
当时，取最大值；
由知，
则，
即，
已知，令，
则，
当时,取最小值。当时,，取最小值；
综上所述，由 知，时,；
当时，取最大值，此时的上限为；
当时，取最小值，此时的下限为；
当，时，取最小值，此时的下限为。
时：
，
即，
已知,令，
，
则时,取最大值；
由知，
则，
即，
已知，
则，
当,时,取最小值；
当,时,取最小值；
综上所述，由 知，且时，；
当时,取最大值，此时的上限为；
当，时，取最小值，此时的下限为；
当，时，取最小值，此时的下限为。
4、当时，令，
时：
，
即，
已知,令，
，
当时,取最大值；
由知,，
则，
即，
已知，令，
则，
当时,取最小值；
当，时,取最小值；
综上所述，由 知,时，；
当时,取最大值，此时的上限为；
当，时，取最小值，此时的下限为；
当,时,取最小值，此时的下限为。
时：
，
即，
已知，
，
则时，取最大值；
由知，
则，
即，
已知,令，
则，
当时,取最小值；
当时,取最小值；
综上所述，由 知,且时，；
当时,取最大值，此时的上限为；
当,时,取最小值，此时的下限为；
当,时,取最小值，此时的下限为。
根据的不同取值和以上推导过程，水平误差的范围按照以下八种计算方法分别计算：
（1）时，的上限的计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（2）时，的上限的计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（3）时，的上限计算公式，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（4）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（5），的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（6）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（7）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
（8）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为。
其中，，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差。
步骤5中，将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限和下限分别排序后，计算得到设定置信度下的水平定位精度，以置信度为95%为例说明：
（1）将组合导航点的水平误差的上限按照从小到大顺序排列，序号记为，则序号为对应的值即为95%置信度下的水平定位精度的上限。
（2）将组合导航点的水平误差的下限按照从小到大顺序排列，序号记为，则排序序号为对应的值即为95%置信度下的水平定位精度的下限。
具体地，将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限按照从小到大顺序排列，同时，将水平距离（水平距离表示组合导航坐标与超短基线定位系统测量的坐标之间的距离，公式为：）也按照水平误差上限的排列顺序进行排序，将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的下限也按照水平误差上限的排列顺序进行排序，排序结果如图6所示。
组合导航点的水平误差上限的排序序号记为，则序号为对应的值为67.63m，即67.63m为组合导航坐标在95%置信度下的水平定位精度的上限。
将组合导航点的水平误差的下限按照从小到大顺序排列，其中值得注意的是，当计算出的水平误差的下限为虚数时，将虚数假设为0参与排序，同时，将水平距离和水平误差的上限也按照水平误差下限的排列顺序进行排序，排序结果如图7所示。排序之后的序号记为，序号为对应的值为4.39m，即4.39m为95%置信度下的水平定位精度的下限。
例如，平均斜距为6486.32m的潜次中，深潜器的DR/USBL组合导航水平定位精度范围为4.39m-67.63m。
实施例二
本实施例提供一种深潜器定位精度评估装置，如图8所示为水平定位精度评估系统框图，该系统包括安装在深潜器舱内的部分、安装在深潜器舱外的部分以及水面部分。
其中，深潜器舱内安装有声学系统主控计算机和导航信息计算模块；
安装在深潜器舱外的部分包括：超短基线声呐水下应答器，水声通信机水下换能器，副接线箱，水声通信主机1、2，多普勒计程仪，深度计，运动传感器；
水面部分有水面监控系统，超短基线声呐阵和水声通信机吊放声呐阵。
其中，声学系统主控计算机与舱内接线箱建立有通信连接，再通过水密电缆与舱外接线箱连接，舱外的传感器与舱外接线箱通过水密电缆连接。舱外各传感器与舱内的声学主控计算机及导航信息计算模块通过舱内接线箱和舱外接线箱实现数据传输。
母船抵达作业海区后，工作人员采用温盐深（Conductivity、Temperature、Conductivity、Depth，CTD）设备测量试验海域的温度、盐度、压力等物理参数，然后采用CTD处理软件根据海水物理参数计算下潜水域的声速剖面，从而对超短基线定位系统做声速校正。
深潜器配备的POSIDONIA超短基线定位系统由母船上的超短基线声呐阵、信号处理单元、深潜器背部安装的水下应答器和外围辅助传感器(如GPS和姿态传感器)组成。
超短基线定位系统的水面机箱和载人深潜器舱内都安装了同步时钟，深潜器下水前，用同步线连接两台同步时钟对时。母船布放USBL声呐阵和水声通信机吊放声呐阵。深潜器下水后，潜航员开启水声定位、水声通信系统、运动传感器和声学系统主控计算机，两台同步时钟按8秒的时间间隔同时触发定位系统的水面监控系统和水下应答器，触发后应答器发射应答信号，水面监控系统根据触发脉冲和接收到的应答信号的时间关系计算时延，同时信号处理单元通过计算声呐阵接收到的应答信号的相位差，得到声呐阵到该水下应答器的方位角（包括垂直和水平角度）。信号处理单元通过时延信息、方位角和当前水域的声速剖面计算得到水下应答器相对于水面母船的斜距和方位。
水面监控系统结合船载GPS定位接收机与姿态传感器的信息，对该相对斜距、相对方位、水面母船的位置和方向进行计算得到水下应答器对应的大地坐标值（包括经度值、纬度值）。
水面监控系统将计算得到的水下应答器的大地坐标值和斜距通过水声通信机吊放声呐阵发送给深潜器上安装的水声通信机水下换能器，发送的时间间隔为64秒。水声通信主机将接收到的数据解码后通过舱外接线箱和舱内接线箱发送给导航信息计算模块。深潜器在近海底作业时开启多普勒计程仪测量深潜器的对底速度，运动传感器测量深潜器航向和姿态数据。导航信息计算模块将接收到数据获取模块获取的大地坐标值、斜距、速度、航向和姿态数据按照实施例一中的方法进行计算得到深潜器的水平定位精度范围。
其中，所述导航信息计算模块用于基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和斜距，计算得到虚拟基准点坐标；
基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和深潜器速度、航向和姿态数据，计算得到组合导航坐标值；
计算超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值；
根据超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，结合虚拟基准点坐标与超短基线定位系统测量的深潜器坐标值在方向与方向之间的误差，计算误差项；
基于误差项，根据超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，计算虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差；
将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限和下限分别排序后，计算得到设定置信度下的水平定位精度。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如实施例一所述的一种深潜器定位精度评估方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如实施例一所述的一种深潜器定位精度评估方法中的步骤。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种深潜器定位精度评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和斜距，计算得到虚拟基准点坐标；
基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和深潜器速度、航向和姿态数据，计算得到组合导航坐标值；
计算超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值；
根据超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，结合虚拟基准点坐标与超短基线定位系统测量的深潜器坐标值在方向与方向之间的误差，计算误差项；
基于误差项，根据超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，计算虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差；
将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限和下限分别排序后，计算得到设定置信度下的水平定位精度；
其中，所述超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的计算公式为：
，，
其中，表示i时刻超短基线定位系统测量的深潜器坐标，表示i时刻深潜器的组合导航坐标值，为超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和深潜器的组合导航坐标值在x方向的差值，为超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和深潜器的组合导航坐标值在y方向的差值；
所述误差项的计算公式为：
，
，
，
，
，
，
其中，表示误差项，表示i时刻虚拟基准点坐标，表示i时刻超短基线定位系统测量的深潜器坐标，、表示i时刻虚拟基准点坐标与超短基线定位系统测量的深潜器坐标在方向与方向之间的误差，为超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和深潜器的组合导航坐标值在x方向的差值，为超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和深潜器的组合导航坐标值在y方向的差值，表示由、构成的单项式，令超短基线定位系统测量的斜距为，超短基线定位系统的定位精度为，表示超短基线定位系统的最大水平定位误差；
误差项的上限和下限的确定过程包括：
（1）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（2）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（3）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（4）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（5），的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（6）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（7）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
（8）时，的上限计算公式为，当满足，的下限不存在，当满足，的下限计算公式为，；
所述虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的计算公式为：
，
其中，为虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差，表示i时刻深潜器的组合导航坐标值。
2.如权利要求1所述的一种深潜器定位精度评估方法，其特征在于，所述将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限和下限分别排序后，计算得到设定置信度下的水平定位精度，包括：
将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限按照从小到大顺序排列，序号记为，则排序序号为设定置信度的序号对应的值即为该置信度下的水平定位精度的上限；
将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的下限按照从小到大顺序排列，序号记为，则排序序号为设定置信度的序号对应的值即为该置信度下的水平定位精度的下限。
3.如权利要求2所述的一种深潜器定位精度评估方法，其特征在于，当计算出的水平误差的下限为虚数时，将虚数假设为0参与水平误差下限的排序。
4.一种实现权利要求1-3任一项所述的深潜器定位精度评估方法的装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，其用于获取超短基线定位系统测量的深潜器坐标、斜距和深潜器速度、航向和姿态数据；
导航信息计算模块，其用于基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和斜距，计算得到虚拟基准点坐标；
基于超短基线定位系统测量的深潜器坐标和深潜器速度、航向和姿态数据，计算得到组合导航坐标值；
计算超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值；
根据超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，结合虚拟基准点坐标与超短基线定位系统测量的深潜器坐标值在方向与方向之间的误差，计算误差项；
基于误差项，根据超短基线定位系统测量的深潜器坐标值和组合导航坐标值在x方向和y方向的差值的取值，计算虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差；
将虚拟基准点坐标与组合导航坐标之间的水平误差的上限和下限分别排序后，计算得到设定置信度下的水平定位精度。
5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的一种深潜器定位精度评估方法中的步骤。
6.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-3中任一项所述的一种深潜器定位精度评估方法中的步骤。
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