超短基线(USBL)定位系统误差分析

USBL(超短基线)是一种水下定位技术,目前被普遍应用于海洋石油勘探开发、海洋打捞等海洋生产开发方面,主要用于确定ROV、ads、潜水员、水下其他载体的水下精确位置。在水下定位作业中,USBL水下定位系统到底有那些误差影响其定位精度一直困扰着测量人员。因此本文对对USBL的误差来源进行了分析。

超短基线声学定位系统的校准技术研究

超短基线声学定位系统的应用开发和技术研究在现代海洋科学调查中起着重要作用。在安装超短基线定位系统进行水下声学定位测量过程中,很难保证换能器中心与测量船重心之间三坐标轴完全重合,即存在系统偏差,这些是导致超短基线系统定位误差的一个重要原因,必须对其进行校准。将GPS与水下声学定位系统有效结合起来,应用空间测距交会的方法确定水下应答器坐标位置,通过不同坐标系之间的转换关系,精确求出换能器与测量船之间的系统偏差,完成声学定位系统的安装校准。现场实例表明,该校准方法简单、快捷、有效。

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。

超短基线声学定位系统安装误差精确校准

超短基线由于其小尺寸和使用方便而被广泛应用于海洋开发中.超短基线在安装时无法保证其声学换能器基阵的方位系统与载体的方位系统完全重合,从而引入了系统的安装误差.对高精度定位而言,该误差是不容忽略的.利用锚于水底的声学应答器地理位置不随洋流及测量载体的变化而变化的特点,借助外接的高精度GPS和姿态传感器的信息用最小二乘的方法对其安装误差进行校准.理论分析和试验结果证明,该方法有效地解决了安装误差问题,海试结果表明经过安装误差校准后系统的定位精度可达到斜距的5‰,满足系统要求.

RTK GPS在超短基线声学定位系统安装校准中的应用

超短基线(u ltra short base line,USBL)声学定位系统的换能器安装是具有一定方向性的,但是,在安装过程中,不能保证换能器方向与船艏方向严格一致,必然存在不可忽视的系统误差,影响了测量精度;因此,必须通过校准消除系统误差。本文应用高精度RTK GPS实现了换能器安装方向的校准,取得了满意的结果。

基于SCOUT+超短基线定位系统的海上失事飞机黑匣子探测方法

失事飞机黑匣子是空难见证者,一旦落入海中需要快速准确打捞.利用Sonardyne公司生产的SCOUT+超短基线定位系统(USBL)中水深测位仪(pinger)模式,进行黑匣子模拟器的快速搜寻打捞.在20 m水深海洋环境中,对黑匣子模拟器进行搜寻定位,平面位置定位精度达到6.35 m,角度交会定位精度达到2.78°.剔除仪器安装固定误差后,角度精度达到0.40°.由此结果表明:SCOUT+超短基线的黑匣子搜寻探测精度达到预计要求,能够达到实际需求.

超短基线定位系统的误差分析

本文对超短基线定位系统的误差进行了分析,建立了定位的随机误差和测量值误差之间的关系。

超短基线定位系统误差分析与仿真

论文对超短基线定位系统作了误差分析及精度仿真,讨论了测量误差和信噪比之间的关系。并在分析、仿真的基础上提出了提高定位精度的几点改进措施。

超短基线声定位系统

本文叙述了超短基线声定位系统的工作原理，给出了系统的电路原理框图，并提出了用卡尔曼滤波器作后置处理，对具有随机扰动的水下运动目标的方位进行最佳估计，从而提高定位精度的方法，计算机模拟的结果表明，此方法能较好地适应水下目标的各种机动情况，能明显地降低水下目标的方位统计误差，较好地改善了定位系统的性能。

高精度超短基线定位系统的分析与仿真

本文对基阵孔径远大于半波长的超短基线定位系统作了精度分析和技术分析,并提供了主要技术的仿真结果。

哈工程研发高精度“超短基线定位系统”

打破国际技术垄断，将继续为“蛟龙”号提供定位服务 记者日前从哈尔滨工程大学获悉，“蛟龙”号在日前完成的2014年试验性应用航次第一航段的科考任务中，首次使用了由哈尔滨工程大学自主研发的国产高精度“超短基线定位系统”。该系统打破了国外技术垄断格局，将继续为“蛟龙”号开展的后续试验性应用提供定位服务。

基于STM32F4的超短基线定位系统设计

超短基线定位技术在水下勘探领域具有很高的实用价值。介绍了一种以STM32F4处理器为核心控制器的超短基线定位系统,该系统采用4个收发一体的水声换能器组成正方形的探测声基阵,通过硬件电路将基阵收到的四路正弦波信号调理转换为方波信号,然后利用STM32F4的定时器捕获各路信号间的时间差,最后对时间差数据进行处理从而完成定位解算。实验数据表明,经过硬件滤波与软件处理,该系统能够保持较高的精度和稳定性,同时具备低成本的优势,可应用于浅海及湖泊中水下目标的定位与测量。

利用数据融合改进超短基线系统定位精度

超短基线定位系统是一种常用的水下声学定位设备,其定位精度有限,且基阵阵型的设计对目标的定位精度存在影响。本文提出了一种利用数据融合改进超短基线系统定位精度的方法。系统仅经过一次测量,通过各基本阵列构型对目标进行初步定位,再将定位结果进行有效的数据融合,得到最终的结果。仿真试验表明,本文提出的方法可以有效地提高低信噪比情况下超短基线定位系统的可靠性和定位精度。

超短基线水下定位校准方法的探讨与分析

超短基线水下定位系统的应用开发和技术研究在现代海洋测绘中发挥着重要作用。在安装超短基线定位系统进行水下声学定位测量过程中,很难保证换能器中心与测量船重心之间三坐标轴完全重合,即存在系统偏差,它是导致超短基线系统定位出现误差的一个重要原因,必须对其进行校准。以英国Sonardyne公司的超短基线ScoutPro和法国IXSEA Oceano公司的超短基线IXSEA GAPS为研究对象,通过实例对比,验证校准方法的简单、快捷、有效。

超短基线声学定位原理及其应用

声学定位系统 ( Acoustic Positioning System)的技术研究和应用开发在现代海洋科学调查中起着重要作用。以挪威 Simrad公司的 HPR41 0 P超短基线定位系统为例 ,从几方面讨论了超短基线 ( Ultrashort Baseline)声学定位系统的原理、应用范围、定位误差来源及其相应的修正方法 ;通过最大程度地减少误差来提高系统的定位精度 。

基于二次多项式拟合的超短基线声线修正方法

超短基线定位解算中的距离观测值是指换能器与水下应答器之间的直线距离,而海水声速的不均匀分布导致声波在海水中的实际传播路径为连续弯曲的曲线,需要结合实测声速剖面进行声线修正。根据声速在分层介质中的传播特性,本文提出了一种基于二次多项式拟合的声线跟踪算法,采用线性插值方法对声速剖面数据进行合理加密并按等深度进行分层,设定每层声速梯度是不断变化的,用二次多项式拟合声速,基于运动学原理建立了完整的数学解算模型。仿真结果表明,该方法修正后的水下目标分布具有明显的收敛性,且优于等梯度声线跟踪算法和等效声速剖面法,显著提高了超短基线水声定位系统的定位精度。

超短基线定位技术及在海洋工程中的应用

海洋开发和海防工程等领域都离不开水下定位技术的支持,水声作为水下定位技术中不可或缺的重要手段近年来也获得快速发展。介绍了水声定位中几种常见的技术,针对近年来发展火热的超短基线定位技术及其在海洋工程中的应用进行了着重介绍。收集罗列了目前国内外市场上公布的几款主要的超短基线定位产品及其性能参数,为超短基线方面的研究提供了参考依据。通过对比分析了国内外超短基线定位技术研究之间存在的差距,并展望了超短基线定位技术未来的发展方向。

一种基于超短基线的声信标定位方法

针对在信标工作方式下常规超短基线定位方法因缺乏斜距信息无法对信标进行定位,提出了一种仅用目标方位信息来确定信标位置的方法。通过多次测量得到方位信息,建立了方位信息和目标位置的关系式,利用最小二乘方法获得信标在大地坐标系下的位置。湖试实测数据处理结果表明,在观测次数m较小的情况下得到的结果其定位精度和稳定性虽然不如应答工作方式下的常规超短基线定位方法,但解决了信标工作方式下无法定位的问题。若需提高定位精度,仅要增加观测次数m。

水下便携式应答定位系统设计与实现

针对蛙人执行任务时水下便携高精度定位需求,设计一种小型便携式基于应答原理的水下超短基线定位系统。首先设计并分析应答式定位系统构架、工作原理以及定位原理;其次提出应答式定位系统硬件设计方案;再次,重点对应答定位系统的便携定位端和应答器软件进行详细描述;最后通过水池试验对水下便携式应答定位系统的有效性和稳定性进行测试。试验结果表明,该应答式定位系统具备水声应答定位功能,可为水下蛙人提供高精度应答定位测量手段。

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.