水下定位技術概述

水下定位技術概述

TheOverviewofUnderwaterPositioningTechnology仰濤2017/4/13大綱基本概念三種基線定位技術原理定位誤差來源基本概念：背景靠什么實現水下定位？聲波在海水中的衰減速度遠小于電磁波，所以水下定位主要采用聲波?；靖拍睿罕尘八侣晫W定位的應用：航道安全、深海礦藏資源調查、海底光纜線路鋪設等，對水下拖體進行導航定位?；靖拍睿喝N聲學定位系統(tǒng)定位類型基線長度（m）簡稱特點長基線100~6000LBL(LongBaselinePositioning)大面積區(qū)域調查；系統(tǒng)復雜，操作繁瑣。短基線20~50SBL(ShortBaselinepositioning)操作簡單，價格低廉；深水測量基線長度要大于40米。超短基線<1USBL(UltrashortBaselinepositioning)安裝、操作簡單；精度校準要求極高。短基線定位系統(tǒng)使用非同步信標的短基線系統(tǒng)

使用應答器的短基線水聲定位系統(tǒng)7dR31θX非同步信標定位解算方法1.求x坐標2.求y坐標8xy（x，y，z）應答器PR1R2H1H2H3H4R3R4T使用應答器的結算方法(a,-b)(-a,-b)(a,b)(-a,b)2.求x，y坐標1.建立數學模型99xy（x，y，z）應答器PR1R2H1H2H3H4R3R4T(a,-b)(-a,-b)(a,b)(-a,b)3.求z坐標其中10若只收到3個信號，例如1，2，3號收到信號深度的均值10xy（x，y，z）應答器PR1R2H1H2H3H4R3R4T(a,-b)(-a,-b)(a,b)(-a,b)

組成結構：發(fā)射換能器和幾個水聽器可以組成一個直徑只有幾厘米～幾十厘米的水聽器基陣，稱為聲頭。聲頭可以安裝在船體的底部，也可以懸掛于小型水面船的一側。

超短基線定位系統(tǒng)超短基線系統(tǒng)的兩種定位解算方式12已知方位-深度法聲線入射角θ和已知深度h方位-距離法聲線入射角θ和測量距離R超短基線定位系統(tǒng)算法xy12340D長基線定位系統(tǒng)14可算出船與應答器之間的精確距離。通過定位方程解算出船在應答器陣中的相對位置坐標。應答器發(fā)出回答信號艦上問答機發(fā)出詢問信號F43,T3F41,T1F42,T2x,y,zx1,y1,z1x3,y3,z3x2,y2,z2長基線定位系統(tǒng)算法長基線定位系統(tǒng)算法其中定位誤差來源系統(tǒng)誤差：聲速測量誤差、聲波波長誤差、聲線彎曲導致的相位測量誤差、基陣安裝誤差等。隨機誤差：海洋噪聲、船姿態(tài)、水聽器基陣姿態(tài)變化等。定位誤差：聲線彎曲常聲速聲線跟蹤法常梯度聲線跟蹤法定位誤差：姿態(tài)變化XYZXYZXYZ為什么要進行姿態(tài)修正：船受風、浪影響，會有晃動。而測量是以基陣坐標系進行的。解決方法：姿態(tài)修正（坐標變換）姿態(tài)變化定位誤差：海洋噪聲海洋噪聲來源：海面波浪空化噪