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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。基本概念：背景水下聲學定位的應用：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。基本概念：三種聲學定位系統定位類型基線長度（m）簡稱特點長基線100~6000LBL(LongBaselinePositioning)大面積區域調查；系統復雜，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。短基線定位系統使用非同步信標的短基線系統

使用應答器的短基線水聲定位系統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。

超短基線定位系統超短基線系統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超短基線定位系統算法xy12340D長基線定位系統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。應答器發出回答信號艦上問答機發出詢問信號F43,T3F41,T1F42,T2x,y,zx1,y1,z1x3,y3,z3x2,y2,z2長基線定位系統算法長基線定位系統算法其中定位誤差來源系統誤差：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、水聽器基陣姿態變化等。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：姿態變化XYZXYZXYZ為什么要進行姿態修正：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：姿態修正（坐標變換）姿態變化定位誤差：海洋噪聲海洋噪聲來源：海面波浪空化噪

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