CN102445692A - 基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法。建立由接收基阵I和接收基阵II构成的二维接收基阵及目标平台坐标系之间的关系；在声纳I和声纳II的图像上选择目标位置相匹配的散射点；根据选定的散射点，在声纳I和声纳II坐标系上分别建立解的搜索集合；将声纳I和声纳II坐标系上解的搜索集合转换到目标平台坐标系下，寻找目标平台坐标系下两个搜索带中相距最近的两点，取这两点的中点为目标在目标平台坐标系下的位置。本发明由两幅不同观测位置和观测角度下的目标二维图像信息获得水下运动目标的三维位置坐标，虽然实现起来比较复杂，但是解算的目标的定位精度比较高。

Description

基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法

技术领域

本发明涉及的是一种目标位置测定方法，具体地说主要涉及图像声纳的水下运动目标的位置测定方法。

背景技术

传统的水下运动目标三维位置解算方法是直接采用三维成像声纳，这样就可以通过成像声纳的图像获得目标的位置。这种方法理论上直接且可以获得高精度的目标位置，但是从目前的技术状态来说三维成像声纳实现的技术成熟度不高、风险大且成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能获得比较高的目标位置解算精度的基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法。

本发明的目的是这样实现的：包括如下步骤：

(1)建立由接收基阵I和接收基阵II构成的二维接收基阵及目标平台坐标系之间的关系；

(2)在声纳I和声纳II的图像上选择目标位置相匹配的散射点；

(3)根据选定的散射点，在声纳I和声纳II坐标系上分别建立解的搜索集合；

(4)将声纳I和声纳II坐标系上解的搜索集合转换到目标平台坐标系下，寻找目标平台坐标系下两个搜索带中相距最近的两点，取这两点的中点为目标在目标平台坐标系下的位置。

本发明还可以包括：

1、所述的由接收基阵I和接收基阵II构成的二维接收基阵及目标平台坐标系之间的关系是将接收基阵I和接收基阵II换能器阵表面的几何中心看作接收基阵I和接收基阵II坐标系的原点O₁、O₂，发射基阵坐标系原点为O₀，目标平台坐标系的原点为O，坐标系O₁_x₁y₁z₁、O₂_x₂y₂z₂、O₀_x₀y₀z₀和O_xyz在同一个平面上，坐标系O₁_x₁y₁z₁、O₂_x₂y₂z₂、O₀_x₀y₀z₀分布在以坐标系原点O_xyz为中心的圆上，且坐标系O₀_x₀y₀z₀在坐标系O₁_x₁y₁z₁、O₂_x₂y₂z₂的中间；目标平台坐标系的z轴竖直向上，y轴指向坐标系O₁_x₁y₁z₁、O₂_x₂y₂z₂的连线O₁O₂，并垂直于O₁O₂，x轴遵循右手定则；接收基阵I和接收基阵II的换能器面要和水平面成45°角；声纳I坐标系的y₁轴向上垂直于换能器面，x₁轴沿着换能器的表面向下，z₁轴遵循右手定则；声纳II坐标系各个坐标轴的方向声纳I坐标系相同；发射坐标系的各个坐标轴的方向和目标平台坐标系一致。

2、所述的声纳I和声纳II的图像是指对接收基阵I传输回来的声纳I基元数据和接收基阵II传输回来的声纳II基元数据进行二维成像处理得到的接收基阵I所在的位置和角度上的观测目标的图像和接收基阵II所在的位置和角度上的观测目标的图像；所述的匹配点是指选择的声纳I图像的点和声纳II图像上的点是水下运动体目标同一位置散射回来的点。

3、所述的建立声纳I和声纳II坐标系上的解的搜索集合是指建立极坐标系R、θ、

上的搜索集合，其中R表示斜距，θ表示方位角，

表示垂直高度角；具体是指，在声纳I图像上选择的匹配点是二维直角坐标系下的点(x₁，y₁)，令z₁＝0得到三维坐标系下的(x₁，y₁，z₁)，将其转换到极坐标系下(R₁，θ₁，分别加上R、θ、

上的模糊区ΔR、Δθ、

ΔR由接收基阵的距离分辨率决定，Δθ由接收基阵的角度分辨率决定，

是接收扇面纵向的20°开角；设定搜索步长则声纳I坐标系上的搜索集合为(R₁-ΔR/2)：

(R₁+ΔR/2)、(θ₁-Δθ/2)：

(θ₁+Δθ/2)、声纳II坐标系上的搜索集合为(R₂-ΔR/2)：

(R₂+ΔR/2)、(θ₂-Δθ/2)：

(θ₂+Δθ/2)、

4、所述的将声纳I和声纳II坐标系上解的搜索集合转换到目标平台坐标系下是指，将集合(R₁-ΔR/2)：(R₁+ΔR/2)、(θ₁-Δθ/2)：

(θ₁+Δθ/2)、

里对应的点(R′，θ′，

先转换到直角坐标系下为(x′，y′，z′)，在通过声纳I坐标系和目标平台坐标系之间的欧拉旋转矩阵将其转换到目标平台坐标系，将声纳I和声纳II搜索集合里面的每一点都转换到目标平台坐标系，形成两条三维的搜索带，这两条搜索带相交叉，相距最近的两点是距离目标真实位置最近的两点，取它们的中点近似认为是目标的真实位置。

为实现本发明的目的，需要建立二维接收基阵I、接收基阵II及目标平台坐标系(步骤1)，接收基阵I和接收基阵II坐标系和发射基阵坐标系在以目标平台坐标系的原点为中心的圆上，且发射基阵在两接收基阵中间，发射基阵坐标系和目标平台坐标系一致，同是Z轴竖直向上，Y轴垂直指向两接收基阵坐标系原点的连线，X遵循右手定则；两接收基阵坐标系的Y轴向上垂直于换能器面，X平行于换能器面向下，Z轴准许右手定则。

为实现本发明的目的，需要选择声纳I和声纳II图像上的匹配点(步骤2)，所述的匹配点是指选择的声纳I图像的点和声纳II图像上的点是水下运动体目标同一位置散射回来的点。

为实现本发明的目的，需要建立声纳I和声纳II坐标系上的解的搜索集合是指建立极坐标系R、θ、上的搜索集合(步骤3)。在声纳I图像上选择的匹配点是二维直角坐标系下的点(x₁，y₁)，令z₁＝0得到三维坐标系下的(x₁，y₁，z₁)，将其转换到极坐标系下(R₁，θ₁，

分别加上R、θ、

上的模糊区ΔR、Δθ、

再设定搜索步长

则可声纳I坐标系上的搜索集合为；同理可以建立声纳II坐标系上的搜索集合。

为实现本发明的目的，需要将声纳I和声纳II坐标系上解的搜索集合转换到目标平台坐标系下(步骤4)。将声纳I和声纳II搜索集合里面的每一点经过欧拉旋转都转换到目标平台坐标系，就会形成两条三维的搜索带，这两条搜索带相交叉，相距最近的两点是距离目标真实位置最近的两点，取它们的中点近似认为是目标的真实位置。

本发明的特点是由两幅不同观测位置和角度下的目标二维图像信息获得水下运动目标的三维位置坐标。由目标的二维图像信息确定目标在相应坐标系下的二维位置，令另一维为0，将三维直角坐标系下的坐标转换到极坐标系R、θ、

下，分别加上R、θ、

上的模糊区ΔR、Δθ、

设定搜索步长

建立相应坐标系上的搜索集合，在将集合里面的每一点通过欧拉旋转转换到目标平台坐标系下，在目标平台坐标系下就形成了一条三维的搜索带，同理两幅目标二维图像就得到两条目标平台坐标系下的搜索带，这两条搜索带相交叉，相距最近的两点是距离目标真实位置最近的两点，取它们的中点近似认为是目标的真实位置。该方法虽然实现起来比较复杂，但是解算的目标的定位精度比较高。

附图说明

图1是声纳坐标系与平台坐标系关系(俯视图)；

图2是目标平台坐标系、声纳坐标系与目标坐标系位置关系；

图3是接收基阵I坐标系与平台坐标系间关系；

图4是接收基阵II坐标系与平台坐标系间关系；

图5是目标坐标系下两条三维搜索带。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

图1给出了接收基阵I坐标系、接收基阵II坐标系和目标平台坐标系之间的位置关系，***解算时的坐标系有四个，坐标系均遵循右手则：

O₁_x₁y₁z₁：观测声纳I(接收基阵I)坐标系，坐标轴为(x₁，y₁，z₁)；

O₂_x₂y₂z₂：观测声纳II(接收基阵II)坐标系，坐标轴为(x₂，y₂，z₂)

O₃_x₃y₃z₃：目标坐标系，坐标轴为(x₃，y₃，z₃)

O_xyz：发射坐标系(目标平台坐标系)，坐标轴为(x，y，z)。

图2、3、4坐标系之间的关系说明如下：

(1)观测声纳I的O₁_x₁y₁z₁坐标系与平台O_xyz的坐标系之间的关系

观测声纳I的参考点(即坐标原点)在平台坐标系O_xyz下的坐标为(x₁₀，y₁₀，z₁₀)，平移后得到两个坐标系的平移关系。

从O_xyz坐标系围绕z轴左旋旋转γ_I、再围绕x轴左旋旋转α_I后(注意：假设声学基阵安装与平台水平，故无需进行如图围绕y轴旋转，亦即绕y轴旋转β_I＝0°)，得到两个坐标系的旋转关系。

定义由平台O_xyz坐标系各坐标轴(x，y，z)旋转到O₁_x₁y₁z₁坐标系的各坐标轴(x₁，y₁，z₁)的轴旋转矩阵为：

$R_x^1=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& {\cos \mathrm{\α}}_I& {\sin \mathrm{\α}}_I\\ 0& {-\sin \mathrm{\α}}_I& {\cos \mathrm{\α}}_I\end{array}\right]$

$R_y^1=\left[\begin{array}{ccc}{\cos \mathrm{\β}}_I& 0& -\sin {\mathrm{\β}}_I\\ 0& 1& 0\\ {\sin \mathrm{\β}}_I& 0& \cos {\mathrm{\β}}_I\end{array}\right]$

$R_z^1=\left[\begin{array}{ccc}{\cos \mathrm{\γ}}_I& {\sin \mathrm{\γ}}_I& 0\\ -\sin {\mathrm{\γ}}_I& {\cos \mathrm{\γ}}_I& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

其中，

的上标表示该旋转矩阵是旋转到声纳***I的(其它依此类推)。联合旋转矩阵为

$R_{\mathrm{OT}}^1=R_z^1\·R_y^1\·R_x^1$

即

$R_{\mathrm{OT}}^1=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\βcor}& \sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}+\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}& -\cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}+\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}\\ -\cos \mathrm{\β}\sin r& -\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}+\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}+\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}\\ \sin \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}\end{array}\right]$ 其中以上欧拉旋转矩阵为“1-2-3”模式，即先旋转x轴，然后旋转y轴，最后对z轴旋转；因此由平台坐标系O_xyz下的任一坐标转换到坐标系O₁_x₁y₁z₁下的坐标的转换关系为：

$\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\\ z_1\end{array}\right]=R_{\mathrm{OT}}^1(\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{x}_{10}\\ y_{10}\\ z_{10}\end{array}\right])$

相应的可以得到两个坐标系的反变换关系。

$\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right]={\left(R_{\mathrm{OT}}^1\right)}^{-1}\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\\ z_1\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{x}_{10}\\ y_{10}\\ z_{10}\end{array}\right]$

(2)观测声纳II的O₂_x₂y₂z₂坐标系与平台O_xyz坐标系关系定义关系同上。两个坐标系的转换关系为：

$\left[\begin{array}{c}{x}_2\\ y_2\\ z_2\end{array}\right]=R_{\mathrm{OT}}^2(\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{x}_{20}\\ y_{20}\\ z_{20}\end{array}\right])$

相应的可以得到两个坐标系的反变换关系。

$\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right]={\left(R_{\mathrm{OT}}^2\right)}^{-1}\left[\begin{array}{c}{x}_2\\ y_2\\ z_2\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{x}_{20}\\ y_{20}\\ z_{20}\end{array}\right]$

(3)目标坐标系O₃_x₃y₃z₃与平台坐标系关系

定义关系同上。两个坐标系的转换关系为：

$\left[\begin{array}{c}{x}_3\\ y_3\\ z_3\end{array}\right]=R_{\mathrm{OT}}^3(\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{x}_{30}\\ y_{30}\\ z_{30}\end{array}\right])$

相应的可以得到两个坐标系的反变换关系

$\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right]={\left(R_{\mathrm{OT}}^3\right)}^{-1}\left[\begin{array}{c}{x}_3\\ y_3\\ z_3\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{x}_{30}\\ y_{30}\\ z_{30}\end{array}\right].$

假设无安装误差时接收基阵I坐标系的坐标原点在目标平台坐标系O_xyz下的理论坐标为(x₁₀，y₁₀，z₁₀)，其相对于平台坐标系的旋转欧拉角理论值为(α₁，β₁，γ₁)，声纳阵实际安装时存在位置以及角度安装误差(同时即使在无其它误差的情况下为了解决解的数值稳定性也需加入一定的扰动误差)，因此其实际坐标原点及实际安装旋转角为

$\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{10}\\ {\hat{y}}_{10}\\ {\hat{z}}_{10}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{x}_{10}\\ y_{10}\\ z_{10}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\σ}}_{x1}\\ {\mathrm{\σ}}_{y1}\\ {\mathrm{\σ}}_{z1}\end{array}\right]$

和

$\left[\begin{array}{c}{\widehat{\mathrm{\α}}}_1\\ {\widehat{\mathrm{\β}}}_1\\ {\widehat{\mathrm{\γ}}}_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_1\\ {\mathrm{\β}}_1\\ {\mathrm{\γ}}_1\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\α}1}\\ {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\β}1}\\ {\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\γ}1}\end{array}\right]$

其中σ_x1、σ_y1和σ_z1分别为接收基阵I坐标原点安装误差，σ_α1、σ_β1和σ_γ1分别为接收基阵I的姿态安装误差，那么带误差的欧拉旋转矩阵为

${\hat{R}}_{\mathrm{OT}}^1=\left[\begin{array}{ccc}\cos {\widehat{\mathrm{\β}}}_1\cos {\widehat{\mathrm{\γ}}}_1& \sin {\widehat{\mathrm{\α}}}_1\sin {\widehat{\mathrm{\β}}}_1\cos {\widehat{\mathrm{\γ}}}_1+\cos {\widehat{\mathrm{\α}}}_1\sin {\widehat{\mathrm{\γ}}}_1& -\cos {\widehat{\mathrm{\α}}}_1\sin {\widehat{\mathrm{\β}}}_1\cos {\widehat{\mathrm{\γ}}}_1+\sin {\widehat{\mathrm{\α}}}_1\sin {\widehat{\mathrm{\γ}}}_1\\ -\cos {\widehat{\mathrm{\β}}}_1\sin {\widehat{\mathrm{\γ}}}_1& -\sin {\widehat{\mathrm{\α}}}_1\sin {\widehat{\mathrm{\β}}}_1\sin {\widehat{\mathrm{\γ}}}_1+\cos {\widehat{\mathrm{\α}}}_1\cos {\widehat{\mathrm{\γ}}}_1& \cos {\widehat{\mathrm{\α}}}_1\sin {\widehat{\mathrm{\β}}}_1\sin {\widehat{\mathrm{\γ}}}_1+\sin {\widehat{\mathrm{\α}}}_1\cos {\widehat{\mathrm{\γ}}}_1\\ \sin {\widehat{\mathrm{\β}}}_1& -\sin {\widehat{\mathrm{\α}}}_1& \cos {\widehat{\mathrm{\α}}}_1\sin {\widehat{\mathrm{\β}}}_1\end{array}\right]$ (注意，与声纳观测的距离和方位误差随机性质不同，安装误差是一确定的偏差值，可假设为无随机性)

根据上述关系，目标平台坐标系O_xyz下一散射点位置为(x_i，y_i，z_i)，其在加入接收基阵I成像误差以及接收基阵I平台安装误差后的坐标为

$\left[\begin{array}{c}{x}_{1i}\\ y_{1i}\\ z_{1i}\end{array}\right]={\left({\hat{R}}_{\mathrm{OT}}^1\right)}^{-1}\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{1i}\\ {\hat{y}}_{1i}\\ {\hat{z}}_{1i}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{10}\\ {\hat{y}}_{10}\\ {\hat{z}}_{10}\end{array}\right]---\left(1\right)$

同理，目标平台坐标系O_xyz下一散射点位置为(x_i，y_i，z_i)，其在加入接收基阵II成像误差以及接收基阵II平台安装误差后的坐标为

$\left[\begin{array}{c}{x}_{2i}\\ y_{2i}\\ z_{2i}\end{array}\right]={\left({\hat{R}}_{\mathrm{OT}}^2\right)}^{-1}\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{2i}\\ {\hat{y}}_{2i}\\ {\hat{z}}_{2i}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{20}\\ {\hat{y}}_{20}\\ {\hat{z}}_{20}\end{array}\right]---\left(2\right)$

因此，针对每个脉冲测量结果，需要确定的是：满足两部声纳弧线(由等R_1i和等θ_1i以及由等R_2i和等θ_2i确定)空间最近距离时两部声纳的水平角度

和

即，所确定的是公式(1)和(2)在全局坐标系下是两条带误差的带状目标位置解的集合，其带误差的解可以通过下式求得

$\{({\tilde{x}}_{1i},{\tilde{y}}_{1i},{\tilde{z}}_{1i}),({\tilde{x}}_{2i},{\tilde{y}}_{2i},{\tilde{z}}_{2i})\}=\arg \underset{(x_{1i},y_{1i},z_{1i}),(x_{2i},y_{2i},z_{2i})}{\min }{|\left[\begin{array}{c}{x}_{1i}\\ y_{1i}\\ z_{1i}\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{x}_{2i}\\ y_{2i}\\ z_{2i}\end{array}\right]|}^2---\left(3\right)$

其中|·|表示向量的模，那么该点目标同过两部声纳联合解算出的估计值为

$\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_i\\ {\hat{y}}_i\\ {\hat{z}}_i\end{array}\right]=(\left[\begin{array}{c}{\tilde{x}}_{1i}\\ {\tilde{y}}_{1i}\\ {\tilde{z}}_{1i}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\tilde{x}}_{2i}\\ {\tilde{y}}_{2i}\\ {\tilde{z}}_{2i}\end{array}\right])/2---\left(4\right)$

式(4)为解算出来的位置的三维坐标。

Claims (9)

1.一种基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法，其特征是包括如下步骤：

(1)建立由接收基阵I和接收基阵II构成的二维接收基阵及目标平台坐标系之间的关系；

(2)在声纳I和声纳II的图像上选择目标位置相匹配的散射点；

(3)根据选定的散射点，在声纳I和声纳II坐标系上分别建立解的搜索集合；

(4)将声纳I和声纳II坐标系上解的搜索集合转换到目标平台坐标系下，寻找目标平台坐标系下两个搜索带中相距最近的两点，取这两点的中点为目标在目标平台坐标系下的位置。

2.根据权利要求1所述的基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法，其特征是：所述的由接收基阵I和接收基阵II构成的二维接收基阵及目标平台坐标系之间的关系是将接收基阵I和接收基阵II换能器阵表面的几何中心看作接收基阵I和接收基阵II坐标系的原点O₁、O₂，发射基阵坐标系原点为O₀，目标平台坐标系的原点为O，坐标系O₁_x₁y₁z₁、O₂_x₂y₂z₂、O₀_x₀y₀z₀和O_xyz在同一个平面上，坐标系O₁_x₁y₁z₁、O₂_x₂y₂z₂、O₀_x₀y₀z₀分布在以坐标系原点O_xyz为中心的圆上，且坐标系O₀_x₀y₀z₀在坐标系O₁_x₁y₁z₁、O₂_x₂y₂z₂的中间；目标平台坐标系的z轴竖直向上，y轴指向坐标系O₁_x₁y₁z₁、O₂_x₂y₂z₂的连线O₁O₂，并垂直于O₁O₂，x轴遵循右手定则；接收基阵I和接收基阵II的换能器面要和水平面成45°角；声纳I坐标系的y₁轴向上垂直于换能器面，x₁轴沿着换能器的表面向下，z₁轴遵循右手定则；声纳II坐标系各个坐标轴的方向声纳I坐标系相同；发射坐标系的各个坐标轴的方向和目标平台坐标系一致。

3.根据权利要求1或2所述的基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法，其特征是：所述的声纳I和声纳II的图像是指对接收基阵I传输回来的声纳I基元数据和接收基阵II传输回来的声纳II基元数据进行二维成像处理得到的接收基阵I所在的位置和角度上的观测目标的图像和接收基阵II所在的位置和角度上的观测目标的图像；所述的匹配点是指选择的声纳I图像的点和声纳II图像上的点是水下运动体目标同一位置散射回来的点。

4.根据权利要求1或2所述的基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法，其特征是：所述的建立声纳I和声纳II坐标系上的解的搜索集合是指建立极坐标系R、θ、

上的搜索集合；其中R表示斜距，θ表示方位角，

表示垂直高度角；具体是指，在声纳I图像上选择的匹配点是二维直角坐标系下的点(x₁，y₁)，令z₁＝0得到三维坐标系下的(x₁，y₁，z₁)，将其转换到极坐标系下(R₁，θ₁，

分别加上R、θ、

上的模糊区ΔR、Δθ、

ΔR由接收基阵的距离分辨率决定，Δθ由接收基阵的角度分辨率决定，

是接收扇面纵向的20°开角；设定搜索步长

则声纳I坐标系上的搜索集合为(R₁-ΔR/2)：(R₁+ΔR/2)、(θ₁-Δθ/2)：

(θ₁+Δθ/2)、

声纳II坐标系上的搜索集合为(R₂-ΔR/2)：

(R₂+ΔR/2)、(θ₂-Δθ/2)：

(θ₂+Δθ/2)、

5.根据权利要求3所述的基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法，其特征是：所述的建立声纳I和声纳II坐标系上的解的搜索集合是指建立极坐标系R、θ、

上的搜索集合；其中R表示斜距，θ表示方位角，

表示垂直高度角；具体是指，在声纳I图像上选择的匹配点是二维直角坐标系下的点(x₁，y₁)，令z₁＝0得到三维坐标系下的(x₁，y₁，z₁)，将其转换到极坐标系下(R₁，θ₁，

分别加上R、θ、

上的模糊区ΔR、Δθ、

ΔR由接收基阵的距离分辨率决定，Δθ由接收基阵的角度分辨率决定，

是接收扇面纵向的20°开角；设定搜索步长

则声纳I坐标系上的搜索集合为(R₁-ΔR/2)：(R₁+ΔR/2)、(θ₁-Δθ/2)：(θ₁+Δθ/2)、

声纳II坐标系上的搜索集合为(R₂-ΔR/2)：

(R₂+ΔR/2)、(θ₂-Δθ/2)：

(θ₂+Δθ/2)、

6.根据权利要求1或2所述的基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法，其特征是：所述的将声纳I和声纳II坐标系上解的搜索集合转换到目标平台坐标系下是指，将集合(R₁-ΔR/2)：

(R₁+ΔR/2)、(θ₁-Δθ/2)：

(θ₁+Δθ/2)、

里对应的点(R′，θ′，

先转换到直角坐标系下为(x′，y′，z′)，在通过声纳I坐标系和目标平台坐标系之间的欧拉旋转矩阵将其转换到目标平台坐标系，将声纳I和声纳II搜索集合里面的每一点都转换到目标平台坐标系，形成两条三维的搜索带，这两条搜索带相交叉，相距最近的两点是距离目标真实位置最近的两点，取它们的中点近似认为是目标的真实位置。

7.根据权利要求3所述的基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法，其特征是：所述的将声纳I和声纳II坐标系上解的搜索集合转换到目标平台坐标系下是指，将集合(R₁-ΔR/2)：

(R₁+ΔR/2)、(θ₁-Δθ/2)：

(θ₁+Δθ/2)、

里对应的点（R′，θ′，

先转换到直角坐标系下为(x′，y′，z′)，在通过声纳I坐标系和目标平台坐标系之间的欧拉旋转矩阵将其转换到目标平台坐标系，将声纳I和声纳II搜索集合里面的每一点都转换到目标平台坐标系，形成两条三维的搜索带，这两条搜索带相交叉，相距最近的两点是距离目标真实位置最近的两点，取它们的中点近似认为是目标的真实位置。

8.根据权利要求4所述的基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法，其特征是：所述的将声纳I和声纳II坐标系上解的搜索集合转换到目标平台坐标系下是指，将集合(R₁-ΔR/2)：

(R₁+ΔR/2)、(θ₁-Δθ/2)：(θ₁+Δθ/2)、里对应的点（R′，θ′，先转换到直角坐标系下为(x′，y′，z′)，在通过声纳I坐标系和目标平台坐标系之间的欧拉旋转矩阵将其转换到目标平台坐标系，将声纳I和声纳II搜索集合里面的每一点都转换到目标平台坐标系，形成两条三维的搜索带，这两条搜索带相交叉，相距最近的两点是距离目标真实位置最近的两点，取它们的中点近似认为是目标的真实位置。

9.根据权利要求5所述的基于二维图像声纳的水下运动目标位置测定方法，其特征是：所述的将声纳I和声纳II坐标系上解的搜索集合转换到目标平台坐标系下是指，将集合(R₁-ΔR/2)：(R₁+ΔR/2)、(θ₁-Δθ/2)：(θ₁+Δθ/2)、

里对应的点（R′，θ′，

先转换到直角坐标系下为(x′，y′，z′)，在通过声纳I坐标系和目标平台坐标系之间的欧拉旋转矩阵将其转换到目标平台坐标系，将声纳I和声纳II搜索集合里面的每一点都转换到目标平台坐标系，形成两条三维的搜索带，这两条搜索带相交叉，相距最近的两点是距离目标真实位置最近的两点，取它们的中点近似认为是目标的真实位置。

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