超短基线定位系统安装误差校准技术研究

超短基线定位系统由于基阵尺寸小、安装方便,在海洋开发中得到了广泛的应用。高精度超短基线定位系统的安装误差影响不可忽视,需要在使用前进行精确校准,同时在深海使用条件下,声线修正是必需的。提出了一种基于最小二乘的结合声线修正的超短基线定位系统安装误差校准方法,该方法性能稳定、计算量小,湖上和海上试验验证了算法的有效性。     

高精度超短基线定位系统的实现

超短基线定位系统在海洋开发中具有广泛的应用,与其它基线相比,基阵尺寸小,易于安装。由于在远距离误差发散快,超短基线作用距离不远,其远距离定位精度也不高。为了满足深海作业需要,需要研制高精度长程超短基线定位系统,论述了系统的组成及设计,并通过改进基阵阵形、降低接收机噪声等方面提高系统定位精度。     

单海底应答器声学导航及应答器绝对位置校准

给出了一种局部海域潜器高精度声学定位导航方法.该方法利用安装在潜器上的超短基线(USBL)定位系统和锚定于海底的单只应答器构成定位导航系统,为潜器在局部海域提供高精度定位导航,系统复杂性和操作难度低,可靠性高.为提高应答器绝对位置的校准精度,提出了一种声线弯曲修正方法.2006年中国南海试验表明,试验系统可对锚定于3700m海深的海底应答器精确校准,并且利用校准后的应答器为对安装有精度为0.5%斜距的超短基线的水面船进行导航,导航精度为25m.     

超短基线纯方位定位的目标搜索航迹规划

超短基线纯方位定位可在缺乏斜距信息的条件下实现对声信标的定位,以实现对丢失声信标的打捞.针对该方法定位误差与测量船航迹有关的问题,探讨了对搜索航迹的规划,以在保证定位精度的条件下提高搜索效率.从两测点纯方位定位模型出发,分析了纯方位定位算法定位误差的空间分布情况,确定了此方法的定位高精度区域.据此分别研究了采用直线航迹与圆弧航迹进行定位的误差特点,将两者的定位性能进行比对后,得出在相同误差条件下圆弧航迹定位精度优于直线航迹的结论,并通过计算机仿真与外场实验进行了验证.最后结合分析结果与两种航迹的大范围搜索效率规划出采用“直线-圆弧”航迹联合搜索定位丢失信标的方案.     

双基地声纳矢量传感器直达波抑制技术

针对双基地声纳系统应用中存在直达声波干扰的问题,提出了矢量双基地声纳的概念。将矢量传感器的自然指向性以及指向性锐化思想引入双基地声纳系统。以单矢量传感器作为双基地声纳接收基地,利用电子波束旋转扫描技术,将指向性零点对准发射基地,完成了声源强干扰屏蔽下的目标探测。水池试验与湖上试验结果表明,单矢量传感器配合自体姿态信息,可完成对强声源干扰的抑制。此研究工作为矢量双基地声纳系统设计奠定了理论与试验基础。     

基于概率图模型的单信标定位算法研究

随着人类对海洋认识的逐步深入，水下目标的位置信息成为了一种不可或缺的水下信息源，传统的水下定位方法已经不能满足不同场景的应用需求。无论是在测量信息多元化时的多元信息融合定位，还是测量信息不足时的时域信息联合定位时均存在局限性。为此文章提出了基于概率图模型的单信标定位算法，在信标稀疏或者信标通信信息缺失的情况下，通过联合目标时域上其他位置时刻的所有量测信息，从而实现目标定位。此外文章还分析了模型分辨率和测距误差对定位结果的影响，并通过湖试验证概率图方法的有效性，证明其能够在传统定位方法无法使用的单信标的定位跟踪过程中，估计出每一时刻目标的位置，描述目标的运动轨迹。平均定位精度达到1.203 5 m。