CN109959898B - 一种座底式水声被动定位基阵自校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种座底式水声被动定位基阵自校准方法，包括水下基阵的阵形校准、位置校准和测向基准校准。应用本发明对座底固定式水下被动定位系统定位基阵进行校准后，系统定位精度指标达到了设计要求，从而说明本发明的方法合理、可行，有效解决了系统坐标基准统一关键技术问题，并通过简化、优化设计提高了系统研制使用中的可靠性和费效比，具有良好的军事、经济价值，从原理上说可推广应用至其他水下固定式被动定位系统。

Description

一种座底式水声被动定位基阵自校准方法

技术领域

本发明涉及水下试验与测试的技术领域，特别是指一种座底式水声被动定位基阵自校准方法。

背景技术

水声被动跟踪定位系统一般通过水下基阵接收水下目标的辐射噪声，然后通过信号和数据处理设备对噪声源进行方位估计，利用多基阵测量得到的方位角进行交汇解算即可实现目标的跟踪定位。在水下测量基阵安装布置完毕后，需对系统基阵的定位空间基准进行测量和校准(以下统称为基阵校准)，为定位解算功能的正确实现建立一个统一、有效的定位坐标系。

水声被动定位系统水下基阵从安装布置方面来说，有船(舰)载式、水面浮标式和座底固定式几种。船(舰)载式和浮标式水声被动定位系统因使用时基阵处于机动航行或随机漂浮状态，系统可实时通过卫星定位设备和姿态测量设备实时获知基阵位置和姿态信息，利用获取的信息实现基阵实时校准，因可组合采用高精度差分卫星定位与惯导测姿等技术，空间基准的校准精度能够得到较好的保证。座底固定式水声被动定位系统测向基阵布放固定于水下，基阵位置信息布放时通过卫星或光测等基准设备直接测量得到，基阵测向基准可利用基阵装载的罗盘设备直接测量获得，也可通过水声自校准间接测量得到，当定位精度要求不高时，以上方式一般可满足使用需求。

“××高精度水声被动跟踪系统”为典型的座底式水声被动跟踪定位系统，三套全向测向基阵按近似等边三角形长基线阵形式布放固定于湖底，主要功能为水声被动跟踪定位，同时具备同步式水声跟踪定位功能。该系统定位精度要求高，如果采用上述座底固定式系统常用的基阵校准方式，存在的主要缺点如下：

(1)水下基阵位置只能在布放时通过水面卫星定位或光测得到，但由于布放船只受水流和风浪的影响，基阵布放入水点与最终深水沉底点无法保证在同一垂线上，使得基阵位置基准可能出现几十米甚至上百米的偏差，因此，以基阵布放的初始位置作为定位解算的位置坐标基准将导致较大的定位误差，难以满足高精度定位要求；

(2)水下基阵测向基准校准时，如果采用罗盘的方式，由于罗盘本身测向精度不高，直接测量得到的测向基准必然存在较大的误差；如果采用水声自校准的方式，间接测量得到的测向基准受基阵位置精度的制约，同样难以保证有效的精度要求；因此，传统的测向基准校准方式也难以满足高精度测向及定位要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种座底式水声被动定位基阵自校准方法，为了解决传统的测向基准校准方式也难以满足高精度测向及定位要求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种座底式水声被动定位基阵自校准方法，包括水下基阵的阵形校准、位置校准和测向基准校准，具体包括如下步骤：

步骤1：测量水下基阵基线长度；采用同步测距的方法，具体为：利用水下测量基阵水声信号收发功能，控制水下基阵分时轮流发射同步水声信号，其他未发射信号的基阵接收同步信号并传输至系统信号处理设备完成同步时延估计，系统数据处理设备利用如式(1)所示的同步测距原理计算得到水下基阵之间的基线长度。

L＝ct              (1)

式中，L为基线长度，C为声速，t为同步时延；

步骤2：水下基阵位置校准：基线长度确定后建立以某一基阵为原点的相对坐标系x’-y’，并得到各基阵在自身相对坐标系下的位置坐标；所述相对坐标系x’-y’与系统最终定位解算使用的东-北地绝对坐标系x-y存在一定的平移量(Δx，Δy)和旋转量(θ)

所述平移量(Δx，Δy)和旋转量(θ)的计算方法为：

利用三套水下基阵接收水面目标声源发射的合作定位声信号，系统在基阵相对坐标系下基于球面交汇原理并采用声线修正方法实现对目标声源的相对定位，校准时保证三个以上不同位置的测量点位，相对定位位置为P′_i(x′_i，y′_i)(i＝1，2，3，…)，i表示不同测量位置的序号；

系统同时接收与目标声源安装于同一位置作为定位标准的DGPS设备的定位数据，DGPS定位基于东-北地绝对坐标系，定位位置为P_i(x_i，y_i)(i＝1，2，3，…)；数据处理模块通过遍历尝试法自动在一定范围内带入不同的阵心平移量和旋转量(Δx，Δy，θ)，通过平面坐标转换公式(2)计算P′_i(i＝1，2，3，…)的新位置nP_i(nx_i，ny_i)(i＝1，2，3，…)；

遍历中计算修正后的新位置NP_i(nx_i，y_i)(i＝1，2，3，…)与DGPS位置P_i(x_i，y_i)(i＝1，2，3，…)的总均方根误差δ_a，见式(3)；

式(3)中，M为测量的点位数，N为每点位测量的样本数，nx_{i_j}和ny_{i_j}为在i测量点位第j组的水声定位样本值，

和

为DGPS在i点位多次测量的统计均值，也就是位置校准时的基准标称值；

假设自动位置校准遍历计算次数为K，则遍历计算完成后可得到一组修正量ΔP_i(Δx_i，Δy_i，θ_ii＝1，2，3，…，K)及对应的一组总均方根误差δ_{a_i}，i＝1，2，3，…，K，总均方根误差中的最小值对应的一组修正量(Δx，Δy，θ)即为位置校准的最佳修正量；

步骤3：水下被动基阵高精度测向校准；在基阵位置精确校准的基础上，利用水声被动测向自校准方式，间接测量得到基阵测向修正值即基阵自身0°测向基线与大地坐标0°测向基线的夹角，从而完成水下被动基阵高精度测向校准，具体方法为：

水声被动跟踪系统跟踪定位解算建立的坐标系为直角坐标系，其中，x轴为正东方向，y轴为正北方向，并以x轴为系统0°测向基线即大地坐标0°测向基线；A1、A2和A3分别表示系统的三个水下被动测向基阵，在东-北地绝对坐标系中的位置，分别为A1(x₁，y₁)、A2(x₂，y₂)和A3(x₃，y₃)；

通过A2基阵发射被动测向水声信号来模拟噪声，A1阵接收处理该水声模拟噪声信号完成对A2阵的被动测向，测量得到的A2阵相对于A1阵的方位角为α′，在系统东-北地直角坐标系下，A2对A1的绝对方位角为α，α可根据式(4)计算得到：

将相对测向值α′加上修正量Δα，Δα＝α′-α，使A1阵的相对被动测向值修正统一为以系统坐标系x轴为0°测向基线的绝对测向值即完成A1阵测向校准；

同理，分别测量和计算获得A2和A3阵的测向基准修正量，完成水声被动定位基阵自校准。

其中，步骤1中，采用多次测量，保证一定的样本书，进行统计计算样本方差，再根据3σ误差判别准则剔除粗差，然后，再取统计平均值进行距离计算。

优选地，步骤2中，所述自动位置校准遍历的搜索算法分为粗略搜索和精细搜索两步，具体说明如下：

c)粗略搜索：首先根据基阵布放完成后通过水面DGPS设备记录的布放入水点的位置估计水下基阵的阵心位置和旋转量C(cx，cy，θ_c)，假设基阵位置布放误差为D，旋转误差为R，则粗略搜索范围设置为cx-D≤Δx≤cx+D，cy-D≤Δy≤cy+D和θ_c-R≤θ≤θ_c+R，三个修正量的搜索步长分别为L_1x＝D/100，L_1y＝D/100和L_1R＝R/10，在给定的相对较大的误差范围内以较大的步长进行粗略遍历计算，比较得到总均方根误差中的最小值对应的一组修正量C₁(cx₁，cy₁，θ_c1)；

d)精细搜索：搜索范围设置为cx₁-L_1x≤Δx≤cx₁+L_1x，cy₁-L_1y≤Δy≤cy₁+L_1y和θ_c1-L_1R≤θ≤θ_c1+L_1R，三个修正量的搜索步长分别为L_2x＝L_1x/10，L_2y＝L_1y/10和L_2R＝L_1R/10，在粗略搜索得到的相对较小的误差范围内以较小的步长进行精细遍历计算，比较得到总均方根误差中的最小值对应的一组修正量C₂(cx₂，cy₂，θ_c2)，即为最终的基阵位置修正量Δx＝cx₂，Δy＝cy₂，θ＝θ_c2。

以遍历搜索完成后总均方根误差最小的一组修正量(Δx，Δy，θ)按式(2)计算得出三套水下基阵在大地绝对坐标系下的位置，分别为A1(x₁，y₁)、A2(x₂，y₂)和A3(x₃，y₃)，完成水下基阵的位置校准。

本发明的有益效果为：本发明实施例提供了一种座底式水声被动定位基阵自校准方法，包括水下基阵的阵形校准、位置校准和测向基准校准。应用本发明对座底固定式水下被动定位系统定位基阵进行校准后，系统定位精度指标达到了设计要求，从而说明本发明的方法合理、可行，有效解决了系统坐标基准统一关键技术问题，并通过简化、优化设计提高了系统研制使用中的可靠性和费效比，具有良好的军事、经济价值，从原理上说可推广应用至其他水下固定式被动定位系统。

附图说明

图1是本发明实施例提供的座底式水声被动定位基阵位置校准原理图；

图2是本发明实施例提供的座底式水声被动定位基阵测向校准原理图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

参照附图1和图2，本发明实施例提供了一种座底式水声被动定位基阵自校准方法，包括如下步骤：

第一步，基于水声同步测距原理完成三套水下基阵基线长度(基阵两两之间的距离)的测量，实现水下基阵的阵形校准。

因三套基阵布放深度接近，即处于同一声速层，水声环境的影响可忽略不计，基阵基线长度直接通过同步测距方法实现。同步测距方法为：利用水下测量基阵水声信号收发功能，控制水下基阵分时轮流发射同步水声信号，其他未发射信号的基阵接收同步信号并传输至系统信号处理设备完成同步时延估计，系统数据处理设备利用如式(1)所示的同步测距原理计算得到水下基阵之间的基线长度。

L＝ct               (1)

式(1)中：C为声速，单位为m/s，通过外部声速传感器精确测量获得；t为同步时延，单位为s，系统信号处理设备估计获得；L为基线长度，单位为m。

基阵阵形校准中，因声速c和同步时延t均通过测量直接获得，为降低随机误差、提高测量精度，可进行多次测量，保证一定的样本数(如30次以上)，数据处理时，统计计算样本方差，再根据3σ误差判别准则剔除粗差，然后再取统计平均值进行距离计算。基阵阵形校准后可建立以某一基阵为原点的相对坐标系，并得到各基阵在自身相对坐标系下的位置坐标。

第二步，在阵形校准的基础上，利用水声同步定位原理及软件自动参数搜索方法，间接测量得到基阵位置坐标，实现水下基阵高精度位置校准。

如附图1所示，水下基阵的阵形校准完成后，建立了基阵x’-y’相对坐标系，但基阵相对坐标系与系统最终定位解算使用的“东-北地”x-y绝对坐标系存在一定的平移量(Δx，Δy)和旋转量(θ)。水下基阵的位置校准所要完成的功能就是通过测量和数据处理，得到基阵自身坐标系与“东-北地”绝对坐标系之间的阵心平移量和旋转量(Δx，Δy，θ)，利用直角坐标转换原理完成基阵相对坐标系至系统“东-北地”绝对坐标系的转换，从而获得三套水下基阵在绝对坐标系下的位置信息，为下一步的基阵测向校准和最终的被动定位解算提供基阵位置基准。

如附图1所示，基阵位置校准时，三套水下基阵接收水面目标声源发射的合作定位声信号，系统在基阵相对坐标系下基于球面交汇原理并采用声线修正方法实现对目标声源的相对定位，校准时保证三个以上不同位置的测量点位，相对定位位置为P′_i(x′_i，y′_i)(i＝1，2，3，…)，i表示不同测量位置的序号。系统同时接收与目标声源安装于同一位置作为定位标准的DGPS设备的定位数据，DGPS定位基于“东-北地”绝对坐标系，定位位置为P_i(x_i，y_i)(i＝1，2，3，…)。数据处理软件通过遍历尝试法自动在一定范围内带入不同的阵心平移量和旋转量(Δx，Δy，θ)，通过平面坐标转换公式(2)计算P′_i(i＝1，2，3，…)的新位置nP_i(nx_i，ny_i)(i＝1，2，3，…)。

遍历中计算修正后的新位置NP_i(nx_i，y_i)(i＝1，2，3，…)与DGPS位置P_i(x_i，y_i)(i＝1，2，3，…)的总均方根误差δ_a，见式(3)。

式(3)中，M为测量的点位数(不小于3个)，N为每点位测量的样本数(30组以上)，nx_{i_j}和ny_{i_j}为在i测量点位第j组的水声定位样本值，

和

为DGPS在i点位多次测量的统计均值，也就是位置校准时的基准标称值。

假设自动位置校准遍历计算次数为K，则遍历计算完成后可得到一组修正量ΔP_i(Δx_i，Δy_i，θ_ii＝1，2，3，…，K)及对应的一组总均方根误差δ_{a_i}(i＝1，2，3，…，K)，总均方根误差中的最小值对应的一组修正量(Δx，Δy，θ)即为位置校准的最佳修正量。

自动位置校准遍历搜索算法分为粗略搜索和精细搜索两步，具体说明如下：

e)粗略搜索：首先根据基阵布放完成后通过水面DGPS设备记录的布放入水点的位置估计水下基阵的阵心位置和旋转量C(cx，cy，θ_c)，假设基阵位置布放误差为D，旋转误差为R，则粗略搜索范围设置为cx-D≤Δx≤cx+D，cy-D≤Δy≤cy+D和θ_c-R≤θ≤θ_c+R，三个修正量的搜索步长分别为L_1x＝D/100，L_1y＝D/100和L_1R＝R/10，在给定的相对较大的误差范围内以较大的步长进行粗略遍历计算，比较得到总均方根误差中的最小值对应的一组修正量C₁(cx₁，cy₁，θ_c1)；

f)精细搜索：搜索范围设置为cx₁-L_1x≤Δx≤cx₁+L_1x，cy₁-L_1y≤Δy≤cy₁+L_1y和θ_c1-L_1R≤θ≤θ_c1+L_1R，三个修正量的搜索步长分别为L_2x＝L_1x/10，L_2y＝L_1y/10和L_2R＝L_1R/10，在粗略搜索得到的相对较小的误差范围内以较小的步长进行精细遍历计算，比较得到总均方根误差中的最小值对应的一组修正量C₂(cx₂，cy₂，θ_c2)，即为最终的基阵位置修正量Δx＝cx₂，Δy＝cy₂，θ＝θ_c2。

以遍历搜索完成后总均方根误差最小的一组修正量(Δx，Δy，θ)按式(2)计算得出三套水下基阵在大地绝对坐标系下的位置，分别为A1(x₁，y₁)、A2(x₂，y₂)和A3(x₃，y₃)，完成水下基阵的位置校准。

基阵位置校准中，系统对水面目标声源进行同步定位时，因声源位于水面，声源和基阵处于跨度较大的不同声速层中，如果利用传统的平均声速法进行直接测距交汇，则定位结果受恶劣水文条件下声线严重弯曲的影响将出现较大的误差，造成基阵位置校准精度难以保证，基于这一情况，本智力成果所述的方法不直接利用信号处理设备估计的同步时延进行测距交汇定位，而是采用声线修正定位方法进行高精度测距交汇定位。

同时为了降低测量随机误差的影响，进一步提高校准精度，校准测量时在每一个点位均对水声定位和DGPS定位进行多次测量，保证一定的样本数(如30次以上)，数据处理时，统计计算样本的方差，再根据3σ误差判别准则剔除粗差后计算DGPS统计平均值和总均方根误差作为最佳修正量搜索的输入值。

第三步，在基阵位置精确校准的基础上，利用水声被动测向自校准方式，间接测量得到基阵测向修正值(基阵自身0°测向基线与大地坐标0°测向基线的夹角)，实现水下被动基阵高精度测向校准。

本专利采用的水下基阵测向基阵校准方法根据已通过位置自校准获知的水声被动跟踪系统三套基阵的位置信息，利用基阵已设计具备的水声信号收发功能，在不改变系统任何软、硬件设计的条件下，即可较好地实现水下基阵的测向修正值的测量，从而统一三套水下基阵的测向基准。

校准原理如附图2所示，全向高精度水声被动跟踪系统跟踪定位解算建立的坐标系为直角坐标系，其中x轴为正东方向，y轴为正北方向，并以x轴为系统0°测向基线(大地坐标0°测向基线)。A1、A2和A3分别表示系统的三个水下被动测向基阵，基阵布放完成经过位置自校准后，已得到三套水下基阵在“东-北地”绝对坐标系中的位置，分别为A1(x₁，y₁)、A2(x₂，y₂)和A3(x₃，y₃)。

三套水下测向基阵设计时均设定了自身的0°测向基线，但由于湖上布放的随机性，布放后三套基阵的0°测向基线无法确保指向规定的x轴方向。因此，系统纯方位被动交汇定位解算前，需将三套基阵的0°测向基线分别加上固定修正值，使其0°测向基线均统一指向系统x轴方向。

如图附2所示，基阵位置校准完成后，通过A2基阵发射被动测向水声信号(模拟噪声)，A1阵接收处理该水声模拟噪声信号完成对A2阵的被动测向，因A1阵0°测向基线的偏移，测量得到的A2阵相对于A1阵的方位角为α′(相对测向值)；而根据图2所示的A1、A2基阵的绝对位置坐标，在系统“东-北地”直角坐标系下，A2对A1的绝对方位角为α，α可根据式(4)计算得到：

系统基阵测向校准的目的是将相对测向值α′加上修正量Δα(Δα＝α′-α)后，使A1阵的相对被动测向值修正统一为以系统坐标系x轴为0°测向基线的绝对测向值。

同理，分别测量和计算获得A2和A3阵的测向基准修正量。系统实际使用时，利用三路经过修正处理的绝对测向值和基阵绝对坐标值进行水下目标的定位解算，即可正确实现对水下目标的跟踪定位。

本发明实施例中，基阵测向校准中，因相对测向值通过水声测量直接获得，为降低随机误差、提高测量精度，可进行多次测量，保证一定的样本数(如30次以上)，数据处理时，统计计算样本方差，再根据3σ误差判别准则剔除粗差，然后再取统计平均值进行测向修正。

本发明所描述的方法有效解决了恶劣水文条件下的座底固定式水声被动跟踪系统定位基阵的自校准难题，克服了传统的纯水下被动跟踪定位基阵依赖水面卫星/光测对水下基阵进行定位校准及利用罗盘设备进行基阵测向校准中存在的校准精度差的缺点，为系统实现高精度水声被动跟踪定位解算建立、统一了空间坐标基准，主要特征如下：

(1)单套水下基阵采用主被动复合基阵设计，同时具备水声信号的收、发功能，三套基阵构成水声被动跟踪定位基阵；

(2)在水声信号收、发组合基阵设计的前提下，利用水声同步测距功能完成三套基阵两两之间的距离测量，实现水声被动跟踪定位基阵高精度阵形校准；

(3)在阵形校准的基础上，利用水声同步定位及水面DGPS定位(基准)原理比对的方式，不断调整修正阵心参数，间接测量得到基阵位置坐标，实现水下基阵高精度位置校准；

(4)在基阵位置精确校准的基础上，利用水声被动测向自校准方式，间接测量得到基阵测向修正值，实现水下被动基阵高精度测向校准；

(5)软件综合应用声线修正、测量样本统计计算及自动快速搜索匹配等技术或算法等，进一步提高了基阵校准精度及自动化、智能化水平。

本发明实施例提供的水下被动定位空间基准的自校准方法已在项目研制中实施完成，实施完成后对系统进行了湖上试验验证考核，试验结果表明，利用本发明对系统定位基阵进行校准后，系统定位精度指标达到了设计要求。本发明的方法合理、可行，有效解决了系统坐标基准统一关键技术问题，并通过简化、优化设计提高了系统研制使用中的可靠性和费效比，具有良好的军事、经济价值，从原理上说可推广应用至其他水下固定式被动定位系统。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种座底式水声被动定位基阵自校准方法，其特征在于，包括水下基阵的阵形校准、位置校准和测向基准校准，具体包括如下步骤：

步骤1：测量水下基阵基线长度；采用同步测距的方法，具体为：利用水下基阵测量水声信号收发功能，控制水下基阵分时轮流发射同步水声信号，其他未发射信号的基阵接收同步水声信号并传输至系统信号处理设备完成同步时延估计，系统数据处理设备利用如式(1)所示的同步测距原理计算得到水下基阵之间的基线长度；

L＝ct  (1)

式中，L为基线长度，C为声速，t为同步时延；

步骤2：水下基阵位置校准：基线长度确定后建立以任一基阵为原点的相对坐标系x’-y’，并得到各基阵在自身相对坐标系下的位置坐标；所述相对坐标系x’-y’与系统最终定位解算使用的东-北地绝对坐标系x-y存在平移量(Δx，Δy)和旋转量θ；

所述平移量(Δx，Δy)和旋转量θ的计算方法为：

利用三套水下基阵接收水面目标声源发射的合作定位声信号，水声被动跟踪系统在基阵相对坐标系下基于球面交汇原理并采用声线修正方法实现对目标声源的相对定位，校准时保证三个以上不同位置的测量点位，相对定位位置为P_i′(x′_i，y′_i)，i＝1，2，3，…，i表示不同测量点位的序号；

系统同时接收与目标声源安装于同一位置作为定位标准的DGPS设备的定位数据，DGPS定位基于东-北地绝对坐标系，定位位置为P_i(x_i，y_i)；数据处理模块通过遍历尝试法自动带入不同的阵心平移量和旋转量(Δx，Δy，θ)，通过平面坐标转换公式(2)计算P_i′的新位置NP_i(nx_i，ny_i)；

遍历中计算修正后的新位置NP_i(nx_i，ny_i)与DGPS位置P_i(x_i，y_i)的总均方根误差δ_a，见式(3)；

式(3)中，M为测量的点位数，N为每点位测量的样本数，nx_{i_j}和ny_{i_j}为在i测量点位第j组的水声定位样本值，

和

为DGPS在i测量点位多次测量的统计均值，也就是位置校准时的基准标称值；

假设自动位置校准遍历计算次数为K，则遍历计算完成后得到一组修正量ΔP_j(Δx_j，Δy_j，θ_j)，j＝1，2，3，…，K及对应的一组总均方根误差δ_{a_j}，总均方根误差中的最小值对应的一组平移量和旋转量(Δx，Δy，θ)即为位置校准的最佳修正量；

步骤3：水下基阵高精度测向基准校准；在基阵位置精确校准的基础上，利用水声被动测向自校准方式，间接测量得到基阵测向修正值即基阵自身0°测向基线与大地坐标0°测向基线的夹角，从而完成水下基阵高精度测向基准校准，具体方法为：

水声被动跟踪系统跟踪定位解算建立的坐标系为直角坐标系，其中，x轴为正东方向，y轴为正北方向，并以x轴为系统0°测向基线即大地坐标0°测向基线；A1、A2和A3分别表示系统的三个水下被动测向基阵，在东-北地绝对坐标系中的位置，分别为A1(x₁，y₁)、A2(x₂，y₂)和A3(x₃，y₃)；

通过A2基阵发射被动测向水声信号来模拟噪声，A1阵接收处理该水声模拟噪声信号完成对A2阵的被动测向，测量得到的A2阵相对于A1阵的方位角为α′，在系统东-北地直角坐标系下，A2对A1的绝对方位角为α，α根据式(4)计算得到：

将相对方位角α′加上修正量Δα，Δα＝α′-α，使A1阵的相对被动测向值修正统一为以系统坐标系x轴为0°测向基线的绝对测向值即完成A1阵测向基准校准；

同理，分别测量和计算获得A2和A3阵的测向基准修正量，完成水声被动定位基阵自校准。

2.根据权利要求1所述的座底式水声被动定位基阵自校准方法，其特征在于，步骤1中，采用多次测量，保证样本数，进行计算样本方差，再根据3σ误差判别准则剔除粗差，然后，再取统计平均值进行距离计算。

3.根据权利要求2所述的座底式水声被动定位基阵自校准方法，其特征在于，步骤2中，所述自动位置校准遍历的搜索算法分为粗略搜索和精细搜索两步，具体说明如下：

a)粗略搜索：基阵布放完成后，通过水面DGPS设备记录的布放入水点的位置估计水下基阵的估计阵心平移量和旋转量C(cx，cy，θ_c)，假设基阵位置布放误差为D，旋转误差为R，则粗略搜索范围设置为cx-D≤Δx≤cx+D，cy-D≤Δy≤cy+D和θ_c-R≤θ≤θ_c+R，三个修正量的搜索步长分别为L_1x＝D/100，L_1y＝D/100和L_1R＝R/10，在给定的相对较大的误差范围内以较大的步长进行粗略遍历计算，比较得到总均方根误差中的最小值对应的一组平移量和旋转量C₁(cx₁，cy₁，θ_c1)；

b)精细搜索：搜索范围设置为cx₁-L_1x≤Δx≤cx₁+L_1x，cy₁-L_1y≤Δy≤cy₁+L_1y和θ_c1-L_1R≤θ≤θ_c1+L_1R，三个修正量的搜索步长分别为L_2x＝L_1x/10，L_2y＝L_1y/10和L_2R＝L_1R/10，在粗略搜索得到的相对较小的误差范围内以较小的步长进行精细遍历计算，比较得到总均方根误差中的最小值对应的一组修正量C₂(cx₂，cy₂，θ_c2)，即为最终的基阵位置修正量Δx＝cx₂，Δy＝cy₂，θ＝θ_c2；

以遍历搜索完成后总均方根误差最小的一组平移量和旋转量(Δx，Δy，θ)按式(2)计算得出三套水下基阵在大地绝对坐标系下的位置，分别为A1(x₁，y₁)、A2(x₂，y₂)和A3(x₃，y₃)，完成水下基阵的位置校准。

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