全球导航卫星系统-声呐组合观测模型分类体系

本文回顾了海底大地测量全球导航卫星系统-声呐观测模型近二十年来的发展，以声速误差处理为主线给出了全球导航卫星系统-声呐观测模型的分类体系，按函数模型、随机模型和约束条件进行了归纳，探讨了未来发展方向。研究表明：测距定位模型无需现场声速剖面测量，但需解决声速垂向梯度影响的有效参数化估计或改正问题；海底大地测量更为关注声速时空变化对观测值影响，为此推荐采用声速场误差加性补偿模型及其导出的声速场参数间接估计模型；海底局域网阵列存在类似共模环境误差，具有提升海洋环境参数估计及海底定位精度的能力。     

浅海近程混响衰减

海底混响是主动声纳的重要背景干扰。研究混响的主要目的之一是得到混响干扰背景下主动声纳方程中的混响强度参数。应用射线声学理论研究了收发合置和分置两种情况下，倾斜海底的近程混响平均强度衰减特性；并且结合湖上实验数据的处理及分析，讨论了海水中声速分布、海底散射特性、海底倾斜角和海水中声速跃变层等因素对混响平均强度衰减特性的影响。数值计算以及实验结果表明：对浅海近程混响强度衰减规律影响最大的是海底散射特性；影响较小的是海底倾斜角。     

降水观测误差分析计算方法

降水量观测误差包括随机误差和系统误差。本文给出降水量观测误差的估算方法，并指出其对水资源评价结果的影响。     

反射面天线表面误差对平均功率方向图的影响

在同时存在随机误差和系统误差的情况下,提出了反射面天线平均功率方向图的计算方法．首先,分析面板加工误差以及框架安装误差,得出口径场随机相位误差的平均表达式．然后,考虑馈源的轴向偏焦问题,推导出系统误差存在时锥削照射相关函数的解析形式,进而得出了两种不同性质误差共同作用下的平均功率方向图．最后,以某65m口径天线为对象,研究了随机误差和系统误差对其电性能的影响,并给出了参考建议．     

循环神经网络在浅海声速-声源联合反演中的应用

利用序贯滤波对时变声速剖面进行反演追踪,通常会将声速剖面的时变特性描述为一阶随机游走过程。为了使状态方程更好的预测状态变量的走向,本文利用循环神经网络学习历史水文数据,对浅海环境下的时变声速剖面进行建模,利用集合卡尔曼滤波进行对声速剖面的反演,并对声源进行定位。结果相较于使用一阶随机游走过程的联合反演结果误差更小,在声源深度上均方根误差有着80%的降低,声速剖面反演结果误差有着38.2%的降低。本文通过实测声速剖面的仿真声学数据验证了该方法的可行性。     

海底半裸露原油管道泄漏数值模拟研究

海底输油管道如果因失效而发生泄漏事故, 则不仅影响原油的正常输送, 而且泄漏的原油危害海洋 环境。针对半裸露海底管道的泄漏事故, 在海水流速、 泄漏方向不同的条件下, 利用流体分析软件F LUENT进行了 二维数值模拟。模拟结果表明, 海水流速和泄漏方向直接影响海底原油的扩散过程, 泄漏方向与海水的逆流方向成 4 5 ° 时, 泄漏的原油扩散很剧烈; 海水流速越大, 原油溢出海面所需时间越长; 泄漏方向对原油扩散的影响随海水流速 的增大而加强。模拟结果可为应对海底原油泄漏提供理论依据。     

考虑双程声径的走航式水下差分定位方法

水下声学定位中存在收发时刻位置差、声速误差等系统性误差，传统方法无法同时削弱这些误差的影响。针对该问题，本文采用历元间差分削弱系统误差的影响，给出了一种考虑双程声径的走航式水下差分定位方法，对其函数、随机模型进行了推导，并通过仿真和实测算例验证本方法的定位精度水平。结果表明：传统单程非差、单程差分、双程非差以及考虑双程声径的差分方法，对应的观测值残差均方根误差分别为3.460、3.396、1.692和1.471 m,证明本方法有效提高了水下定位的精度，且较适用于深海区域的水下定位。     

三维晶粒尺寸计算误差的分析及其消除

本文分析了用传统球模型计算三维晶粒尺寸所导致的系统误差、分组误差和随机误差，提出了多面体模型和基小二乘法原理的分布参数拟合法（ＤＰＦ法），根据测量的一维或二维数据计算三维晶粒尺寸分布。实验结果表明，ＤＰＰ法基本上消除了系统误差以及人为因素对计算结果的干扰，并有效地降低了测量随机误差的影响，可在不降低精度的前提下减少测量数据的需求量。     

利用辐射噪声对舰船进行定位

针对具有弹性海底环境中舰船目标的定位问题,本文利用辐射噪声对舰船目标进行定位研究。在匹配场定位原理的基础上,定义海洋波导频谱峰值对应的频率与接收信号的频谱峰值对应的频率差值为代价函数,当代价函数值最小时即为目标声源的深度与距离。在典型声速剖面环境下,无论辐射噪声功率谱是单纯的连续谱或是连续谱叠加线谱,仿真结果表明:本文定位方法均能有效估计目标距离,当辐射噪声功率谱叠加线谱时会降低方法的定位精度,但可以通过增大使用频段范围弥补方法定位精度的下降。将所提定位方法应用到舟山获取的的实验数据中,能够有效对舰船目标进行定位估计。     

由传播时间反演海水中的声速剖面

海水中的声速剖面对声传播有比较重要的影响.利用海上实验的实际数据由声信号的传播时间反演海水中的声速剖面.用经验正交函数表示声速剖面,根据选取的代价函数应用遗传算法搜索最优解.为了提高反演算法的性能,快速反演获得海水中的声速剖面,在射线声学理论下,对传播时间的计算方法进行了改进,有效降低了算法的计算量.利用海上实验的实际数据反演获得的声速剖面与实验时直接测量获得的声速剖面相比较,误差小于2‰.反演结果与实测结果基本相符.     

LiDAR安置误差对定位精度影响分析

机载LiDAR为复杂的多传感器集成系统,系统误差是影响LiDAR定位精度的主要误差源.本文基于LiDAR定位方程,模拟往返航飞轨迹和激光脚点数据,定量地引入安置平移和安置旋转误差,研究各个系统误差对定位精度的影响程度和规律.实验结果表明安置平移误差对激光脚点定位精度的影响在对应方向有等量影响,而安置旋转误差对定位精度的影响在对应方向与扫描角相关.     

存在供给边界油藏水平井产能分析

保角变换方法是一种求解稳定的平面流动问题的有效方法，应用保角变换方法，将水平井三维流动简化成水平面和重直面的两个平面流动，指导出油层底部和顶部存在供给边界油藏水平井流量公式；并分析了偏心距和储层非均质性对水平井产能的影响。结果表明，偏心距对水平井产能影响较小，当δ/h小于0．3时，偏心距对垂直平面流量变化影响不超过5％；而储层非均质性对水平井产能影响与水平方向和垂直方向液流阻力相对大小有关。当水平方向液流阻力大于垂直方向液流阻力时，水平井产能随kv/kh增大而减小；当水平方向液流阻力小于垂直方向液流阻力时，水平井产能随kv/kh增大而增大。     

提高喷油泵供油量调整质量的研究

本文对柴油机喷油泵供油量调试过程中所产生的系统误差、过失误差和随机误差进行了较为详尽的分析，提出了减小系统误差、提高测量准确度的方法，并运用数理统计的方法对测量结果进行处理，从而提出了试验设备精度的检查方法，对提高喷油泵的高度精度、提高柴油机的维修质量提供了简便可行的方法。     

广播式远程精密水下导航定位技术

面向水下定位、导航与授时服务需求，针对水下声学位置服务范围小、用户容量小、目标易暴露、环境适应性差的问题，本文提出了广播式远程精密水声导航定位理论方法和时空服务框架，研究了信号体制、基站位置与时钟自标校、广域声速场建模等关键技术，分析了基站立体组网优化设计、同步观测和数据处理等关键问题，提出了基站自主定位和时间同步解决方案。针对复杂多变的海洋声速场这一主要误差源，构建了附加声速场时变参数的函数模型和考虑声速变化特性的随机模型，提出了融合海洋物理机理的改正数建模和增强位置服务方法，以期提升水下PNT服务性能。     

附加系统参数的多时相InSAR时空建模和形变估计

轨道误差和长波大气延迟组成的系统误差是影响In SAR形变监测精度的重要因素之一.传统方法在空间域对干涉图的系统误差建模,容易导致长波形变和系统误差相混淆.本文在时空域利用附加系统参数对系统误差建模,同时根据观测值质量对差分相位观测值定权,采用附加系统参数的加权最小二乘法估计形变参数和系统误差,实现了长波形变和系统误差的分离.模拟实验结果表明,在形变与系统误差的空间变化特性完全一致的极端情况下,本文方法能实现两者的有效分离,估计的形变速率均方根误差比传统方法降低了98. 8%.ASAR数据实验显示当形变尺度较小且分散分布时,本文方法和传统方法得到的结果相似;当形变在研究区内表现为长波变化时,本文方法比传统方法估计的形变结果更为稳健.     

水中甚低频声源激发海底地震波的传播

目前关于海底地震波的理论分析仅局限于水平分层的弹性海底,该文对倾斜弹性海底的地震波传播规律进行研究.研究了浅海海底地震波的激发机理,当海底为弹性海底,且海底切变波速度大于水中声速时,水中声源能激发出水中的波导简正波和Scholte波、弹性海底的次表面波和Scholte波.建立预报海底地震波场的抛物方程方法模型,研究了海底地震波的传播规律:甚低频声波在具有倾斜弹性海底的海洋环境中传播时,水中波导简正波和海底的次表面波会随着海水深度的减小出现能量泄漏现象.     

四基站时差和牛顿迭代法的三维定位算法

结合时差定位、球坐标系转换法和牛顿迭代法,针对四基站时差定位提出一种联合定位算法。利用时差定位和球坐标系与直角坐标系的转换关系对海面空中目标进行定位,分析不同布站方式对定位精度的影响,并以联合算法的结果作为牛顿迭代法的初值进行迭代。通过对目标在5km高空匀速直线行驶40km进行仿真,得到均方根误差小于45m的定位精度。此方法不存在定位模糊或无解问题,且当目标与基站距离越大,其定位精度越优于最小二乘算法。     

圆光栅副的系统误差分析

圆光栅副的系统误差主要包括微量不等距系统误差，均匀性误差，光栅栅线刻划误差等三种误差。分析它们产生的原因和它们对莫尔条纹的影响     

超低旁瓣天线平面近场测量中随机误差对远场方向图的影响

为了增强现代舰用天线系统的抗干扰能力,必须提高天线旁瓣的测量精度.基于此给出了用平面近场技术测量超低旁瓣天线时,旁瓣测量总误差与待测天线参数、近场幅相随机误差的数学模型:在相同的测量条件下,天线旁瓣越低,旁瓣测量误差越大;旁瓣测量总误差随着近场测量幅相误差的增大而增大;近场分布的口径效率与旁瓣电平的误差方差成反比.建立了近场幅相随机误差所引起的误差谱的表达式.对随机误差对远场方向图的影响进行了计算机仿真验证:结果表明,幅相误差主要影响远场方向图的旁瓣;该验证方法首次采用阵元数较少的线阵,仿真效果接近采用多阵元平面阵的情况.     

超声波三维定位系统中基线长度与误差传递关系的分析

分析了空气介质中三维超声波定位系统的误差传递模型,通过实验得到了不同基线长度下误差敏感度的分布。三维超声定位系统的定位误差主要取决于超声测距误差和运算过程中误差传递两个方面,本文主要研究运算过程中误差传递的关系。首先,建立了定位坐标相对于超声波传播距离的偏微分方程,进而通过全微分方程推导得到误差传递关系,即误差灵敏度ε的表达式;由ε的表达式可知,接收阵列基线的相对长度和测距误差符号方向(差模测距误差和共模测距误差)直接影响误差灵敏度;然后,分别在长基线和短基线条件下,讨论共模和差模测距误差对误差灵敏度的影响,通过实验给出误差灵敏度的空间分布图。实验结果表明:长基线超声定位系统中定位误差是差模和共模测距误差共同作用结果;短基线超声定位系统中定位误差主要来源于差模测距误差,共模测距误差可以忽略,且短基线系统中差模测距误差条件下误差灵敏度要比长基线系统误差灵敏度大很多;长、短基线下灵敏度误差等高线均以类似俄罗斯套娃的形式逐层分布;误差灵敏度的空间分布图也解释了超声定位中误差分布不均匀的现象。最后,本文给出了提高定位精度的措施。