一种浮标位置修正算法*

（中国船舶集团有限公司第七一五研究所 杭州 310023）

1 引言

航空反潜装备以飞机为平台，具有反应速度快、机动灵活、搜索效能高、受平台噪声影响小等优点，具有大范围、快速探潜能力，在水下攻防中具有重要地位。声纳浮标是主要航空反潜装备之一，以其优越的性能，低廉的价格得到广泛使用［1～12］。声纳浮标对目标的定位精度受制于声纳浮标本身定位的准确度。但一次投放多枚浮标后，部分浮标的定位结果与投放点位置相差较远，定位结果收敛到投放点位置附近需较长时间，严重影响了浮标定位精度，需对浮标定位结果进行容错处理，设计容错处理算法。

声纳浮标相对于其他声纳的一个主要特点是，声纳浮标使用浮标阵进行定位［2］，即每次工作时，将在同一海域投放多枚浮标。因此，即使有部分浮标定位不准确，仍然可以使用定位准确浮标来估计定位异常浮标的位置，从而提高目标定位精度。

浮标投放后，由飞机对浮标进行定位，浮标位置确定有一个收敛期，一般在收敛期内能收敛的浮标，飞机之后对浮标的定位都能在误差范围内；在收敛期内不能收敛的浮标，飞机之后都不能对其进行正确定位。因此，确定一个收敛期限，浮标投放后，在收敛期限内，浮标位置取浮标投放位置，在收敛期限时刻判断飞机对浮标定位的收敛性，能在规定时间收敛的浮标，之后的浮标位置取飞机给出的定位结果；并使用正常定位浮标的平均漂移量修正不能在规定时间内收敛浮标的位置。

2 浮标位置修正算法

在浮标初始投放阶段，浮标位置直接取它的理论投放点，之后使用浮标阵的整体漂移量修正不能收敛的浮标位置。同时考虑到无线电有一定的作用距离，在超出作用距离时，保留上一时刻的定位位置，定位无效浮标位置由定位正常浮标的平均漂移量修正。

1）对于第i枚浮标，在浮标投放时长t小于收敛期限T时，将浮标投放位置Pi直接赋值给浮标当前批次k的输出Yi（k），有：

2）当浮标i到达收敛期限T时，判断浮标投放点位置Pi与飞机对浮标的定位位置Pi（k）间的距离，若距离小于收敛距离D，则飞机对该枚浮标的定位位置能收敛，否则，飞机对该枚浮标的定位位置不能收敛。

3）若浮标位置能收敛，判断浮标与飞机位置Fi（k）的距离，若距离在无线电作用距离DV之内，则飞机对浮标的定位结果可靠，否则，飞机对浮标的定位结果不可靠。

4）对飞机定位能收敛的浮标，在时间t大于T时，若能同时满足飞机定位可靠，则当前批次k的输出Yi（k）直接取飞机对浮标的定位位置Pi（k），若飞机定位不可靠，则Yi（k）取上一时刻当前浮标位置输出Yi（k-1），即：

5）对飞机定位不收敛的浮标，在时间t大于T时，使用正常定位浮标的平均漂移量校对其进行位置修正，以投放点位置Pi为参考点计算漂移量，不妨设共有m个正常定位浮标，则平均漂移量Δ为

则对飞机定位不收敛的浮标，修正后的位置输出Yi（k）为

具体算法流程如图1所示。

图1 浮标位置修正算法流程图

3 仿真数据分析

为验证浮标位置修正算法的处理效果，进行仿真数据分析。

仿真条件：16枚浮标成4×4方形阵，海流方向东偏北51°，海流速度0.8节。其中3枚浮标定位异常，分别是浮标A：收敛期内有超过收敛距离的随机误差，之后定位正常；浮标B：整个定位过程都有超过收敛距离的随机误差；浮标C：整个定位过程都有不超过收敛距离的随机误差。因此，原始声参系统定位结果见图2。

图2 飞机对浮标的定位结果

图3为浮标位置修正后结果滤波算法滤波后结果。浮标A、B定位偏差较大漂流轨迹都得到有效改善。浮标C定位偏差在可接受范围内，不做处理。仿真结果表明算法能对飞机定位结果能进行有效修正。

图3 浮标位置修正后结果

4 试验数据处理

试验数据中共投放14枚浮标，飞机对浮标的原始定位结果偏差较大，严重影响浮标后续对目标的定位精度。具体浮标态势见图4。

图4 飞机对浮标的定位结果

使用浮标位置修正算法对图4定位结果修正后，得到图5所示定位结果。各枚浮标的定位结果得到明显改善。

图5 浮标位置修正后结果

5 结语

浮标位置修正算法根据飞机对浮标定位结果在初始投放阶段误差较大，但大部分浮标能在收敛期内收敛的特点。对能收敛浮标充分利用飞机定位结果，对不能收敛浮标使用浮标阵漂移量对位置进行估计。从仿真数据分析和试验数据验证可知，本文浮标位置修正算法能较大程度减小定位误差，具有一定的工程应用价值。