(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210985520.7 (22)申请日 2022.08.17 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 王炯琦　路宇　何章鸣　周萱影　 邢尧　周海银　张艺捷　 (74)专利代理 机构 北京卓岚智财知识产权代理 有限公司 1 1624 专利代理师 张旭东 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06K 9/62(2022.01)G01S 15/00(2020.01) G01S 15/06(2006.01) G01S 15/88(2006.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 基于谱聚类的水下目标定位与系统误差补 偿方法及装置 (57)摘要 本发明实施例提供了基于谱聚类的水下目 标定位与系统误差补偿方法及装置， 包括： 获取 初始测量模型； 根据初始测量模型， 选择多项式 最优阶数对 水下目标轨迹进行约束， 构建水下目 标定位模型； 根据测站与水下目标之间的相对距 离、 水下目标的旋角以及设备的测量精度对测站 的测量误差进行谱聚类； 根据测站的测量误差的 谱聚类结果， 结合水下目标定位模 型形成融合定 位模型； 根据融合定位模型得到目标位置的精 度。 本申请的测元精度达到0.1m左右， 定位精度 较高， 达到0.5m 以内， 解算轨迹几乎与参考轨迹 重合。 提升 了目标定位的精度。 权利要求书3页 说明书16页 附图4页 CN 115495877 A 2022.12.20 CN 115495877 A 1.基于谱聚类的水 下目标定位与系统误差补偿方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 获取初始测量模型； 根据所述初始测量模型， 选择多项式最优阶数对水下目标轨迹进行约束， 构建水下目 标定位模型； 根据测站与 水下目标之间的相对距离、 水下目标的旋角以及 设备的测量精度对测站的 测量误差进行谱聚类； 根据测站的测量 误差的谱聚类结果， 结合水 下目标定位模型 形成融合定位模型； 根据所述融合定位模型得到目标位置的精度， 若达到最大迭代次数或测 站谱聚类结果 收敛则输出目标位置的精度， 否则， 则 返回所述根据测站和水下目标之间的相对距离以及 设备的测量精度对水 下测站的测量 误差进行谱聚类。 2.根据权利要求1所述的基于谱聚类的水下目标定位与系统误差补偿方法， 其特征在 于， 所述选择多项式对水下目标轨迹进 行约束， 包括： 通过比较不同多项式阶数的模型的检 验统计量的大小， 选取检验统计量最小的多项式阶数， 作为最优多项式， 对水下目标轨迹进 行约束。 3.根据权利要求1所述的基于谱聚类的水下目标定位与系统误差补偿方法， 其特征在 于， 所述根据测站与水下目标之间的相对距离、 水下目标 的旋角以及设备 的测量精度对测 站的测量 误差进行谱聚类， 谱聚类的结果 为： Ai＝{Xj|uj∈Ci}， 其中， Xj为测站j的位置； Ci为标签集， uj为原样本xj降维后对应的数据。 4.根据权利要求1所述的基于谱聚类的水下目标定位与系统误差补偿方法， 其特征在 于， 所述融合定位模型， 具体为： 其中， 为第i个测站所属的簇 对应的系统误差， Ri为第i个声基阵的 观测量， θ0为相邻两个信标与圆筒中心连线的夹角,单位为度， a和b为多项式参数， 为第i 个声基阵到第j个声信标的距离观测量， gm为距离观测量关于多项式参数、 系统误差、 两个 信标与圆筒中心连线夹角的显式函数。 5.根据权利要求1所述的基于谱聚类的水下目标定位与系统误差补偿方法， 其特征在 于， 若没有达到最大迭代 次数同时测站谱聚类结果不收敛， 则 返回所述根据测站和水下目 标之间的相对距离以及设备的测量精度对水 下测站的测量 误差进行谱聚类， 包括： 根据测站谱聚类结果更新相似度矩阵如下： 其中， 表示在此次分类结果中测站i和测站j为同一类； 分别表示在此次权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115495877 A 2分类结果中测站i和测站j为不同类， 为反算测元精度平均值， 为将测站i和 测站j作为同一 新类的相应参数估计结果。 6.基于谱聚类的水 下目标定位与系统误差补偿装置， 其特 征在于， 包括： 获取单元， 用于获取初始测量模型； 选择单元， 用于根据所述初始测量模型， 选择多项式最优阶数对水下目标轨迹进行约 束， 构建水 下目标定位模型； 聚类单元， 用于根据测站与水下目标之间的相对距离、 水下目标的旋角以及设备的测 量精度对测站的测量 误差进行谱聚类； 建模单元， 用于根据测站 的测量误差的谱聚类结果， 结合水下目标定位模型形成融合 定位模型； 输出单元， 用于根据所述融合定位模型得到目标位置的精度， 若达到最大迭代次数或 测站谱聚类结果收敛则输出目标位置的精度， 否则， 则返回所述根据测站和水下目标之间 的相对距离以及设备的测量精度对水 下测站的测量 误差进行谱聚类。 7.根据权利要求6所述的基于谱聚类的水下目标定位与系统误差补偿装置， 其特征在 于， 所述选择单元， 包括： 通过比较不同多项式阶数的模型 的检验统计量的大小， 选取检验 统计量最小的多 项式阶数， 作为 最优多项式， 对水 下目标轨 迹进行约束。 8.根据权利要求6所述的基于谱聚类的水下目标定位与系统误差补偿装置， 其特征在 于， 所述聚类单 元中谱聚类的结果 为： Ai＝{Xj|uj∈Ci}， 其中， Xj为测站j的位置； Ci为标签集， uj为原样本xj降维后对应的数据。 9.根据权利要求6所述的基于谱聚类的水下目标定位与系统误差补偿装置， 其特征在 于， 所述融合定位模型， 具体为： 其中， 为第i个测站所属的簇 对应的系统误差， Ri为第i个声基阵的 观测量， θ0为相邻两个信标与圆筒中心连线的夹角， 单位为度， a和b为多项式参数， Rij为第i 个声基阵到第j个声信标的距离观测量， gm为距离观测量关于多项式参数、 系统误差、 两个 信标与圆筒中心连线夹角的显式函数。 10.根据权利要求6所述的基于谱聚类的水下目标定位与系统误差补偿装置， 其特征在 于， 若没有达到最大迭代 次数同时测站谱聚类结果不收敛， 则 返回所述根据测站和水下目 标之间的相对距离以及设备的测量精度对水 下测站的测量 误差进行谱聚类， 包括： 根据测站谱聚类结果更新相似度矩阵如下： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115495877 A 3