USBL技术在大型抓斗水下定位的应用研究

针对大型抓斗船抓斗水下三维定位这一工程技术难点,对比研究了多种定位方法,选定了采用超短基线声学定位系统USBL实现抓斗的水下定位,介绍了该系统需要的适应性改造,对设备的型号选择、安装位置、安装方式及系统使用过程中影响定位精度的主要因素、减小误差的方法进行了分析。

超短基线定位系统融合分类解模糊技术研究

针对超短基线水声定位系统面临的相位差模糊问题,该文提出一种基于多分类器融合的定位解模糊算法。首先构建多分类器系统,将解模糊问题转化为对模糊数进行分类识别的问题,并采用Choquet积分对各分类器结果进行融合,得到模糊数所属类别,进而对目标进行定位。给出了目标位置的无模糊观测条件。该算法优点是无需构造小于半波长间距的阵列,有效扩大了无模糊阵列孔径,而且由于充分利用了相位差观测数据的统计特性,定位精度可接近克拉美-罗界。仿真结果验证了该算法的有效性。

利用相关峰内插时延估计提高四元阵定位精度

超短基线定位系统具有基阵尺寸小、易于安装等优点,被广泛应用于海洋科学领域。但超短基线作用距离短,远距离定位精度不高。为了改善超短基线的定位精度,在四元阵被动定位结构基础上,采用相关峰内插时延估计算法进行超短基线定位。仿真结果表明该算法能够较好地估计时延差值,有效改进定位精度。

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。

船载超短基线海上标定方法探析

声学定位系统的技术研究和应用开发在现代海洋科学调查和水下施工中起着重要作用。本文以国产某型超短基线定位系统为例,结合载人深潜试验性应用航次中对蛟龙号的定位服务,就超短基线声学定位系统的海上标定方法展开了讨论。

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。

超短基线水声定位系统相位差解模糊算法研究

基于窄带信号的超短基线水声定位系统通常面临相位差模糊与定位精度之间的矛盾.针对信号频率较高时难以构造传统解模糊方法所需的小于信号半波长阵元间距的问题,提出了一种基于广义最大似然准则的相位差解模糊算法.该算法通过模糊数向量初始化将解模糊问题转化为多元复合假设检验问题,并采用广义最大似然准则判决,进而估计信号方向.该算法无需构造小于半波长的阵元间距,有效扩大了无模糊阵列孔径,且对阵元布放方式要求较低;充分利用了相位差观测数据的统计特性,测向精度接近克拉美-罗界.仿真结果验证了该算法的有效性.

水下声学主动定位技术及其在载人潜水器上的应用

水下声学主动定位技术通过声应答的方式实现水下目标定位,主要分为长基线、短基线和超短基线等三种定位系统。它是海洋开发领域中的一个非常重要的组成部分,为水下目标探测、定位跟踪、海底地形勘探和水下遥控作业等各种高精度工作提供技术支持。在探讨以上三种水下声学主动定位技术的同时,并以"蛟龙号"为例,分析其在载人潜水器上的应用。

开阔水域下换能器指向性实船校准方法研究

随着换能器谐振频率的降低,其尺寸一般会增大,现有的测量方法对其指向性的测量越来越困难,而且换能器在实船安装前后性能会发生变化。文章提出了一种基于三维立体水听器阵列的开阔水域下换能器指向性实船校准方法。利用超短基线定位和坐标转换确定待校准换能器与水听器阵列的位置与方向,并通过水听器阵的接收声压数据绘制换能器的指向性图。在湖上试验时分别使用标准测量法和实船校准法测量换能器的指向性,并对5 kHz和2.5 kHz频率下的实验数据进行对比分析,测试结果表明:-3 dB波束宽度误差分别为4.2%和7.4%,均满足水声测量误差低于10%的要求,证明了实船校准法的可行性和有效性。

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.

针对全海深载人潜水器的超短基线定位校正

针对全海深载人潜水器定位中,多基元超短基线定位系统中水听器安装偏差导致的定位精度下降问题,提出了一种定位校正方法。从超短基线定位的基本原理出发,分析基元在x、y方向的安装偏差对定位结果解算的影响,来提高超短基线定位精度。利用上述分析结果,提出相位校正与Toeplitz校正相结合的校正方法,从而提高定位精度。通过仿真和实验证明,本文算法操作简单、易于实现、效果显著,有效提高了定位精度。