一种低功耗水下定位声纳信标的电路设计

文章主要介绍一种低功耗、体积小,重量轻的水下定位声纳信标的电路设计。该电路用于对失事船只或飞机进行定位,信标一旦沉入水中,整个电路自动开始工作,周期性的发射预先设定的声信号,便于检测装置寻找失事目标。     

基于虚拟仪器技术的长基线系统目标模拟器

论文利用虚拟仪器的概念,采用Visual C++和Lab VIEW设计和开发了长基线水声导航定位系统目标模拟器。主要介绍了模拟器整体结构,着重研究了软硬件实现方法。目标模拟器在实验室里模拟15个海底阵元水声基阵的应答声信号,提供测试水声导航定位系统所需的应答声信号。通过实验室与水声导航系统的联合调试,证明模拟器符合调试要求。     

嵌入式舰船电子信息远程传输控制技术研究

针对当前舰船电子信息远程传输控制技术,定位水声信号存在偏差,导致舰船电子信息丢包率和返包率较高的问题,提出嵌入式舰船电子信息远程传输控制技术。利用声载波、水声通信舰船源信号,选取4个水声换能器,并联组成声学基阵,计算目标声源测向角度,噪声定位电子信息水声信号。令基阵接收的源信号转换为数字信号,预处理后进行压缩加密处理,利用PCI总线技术,传输电子信息的密文流至接收端口,解密后获得电子信息明文流,实现嵌入式舰船电子信息远程传输控制。实验结果表明,设计技术能够有效减少丢包率和返包率,充分保证舰船电子信息远程加密传输的稳定性。     

一种基于增量定位的移动信标辅助节点定位算法

针对网络中可能有少量节点难以接收足够定位信息的情况,提出一种基于增量定位的移动信标辅助节点定位算法。该算法初步考虑节点之间的协作,选取部分节点对接收信息进行转发。仿真结果表明,在移动信标的路径长度和通信半径不变的情况下,该方法可获取较高的定位覆盖率,适用于信标路径间距较大的场合。     

基于EMI与ANN技术的声波信号探测机理研究

针对海上突发事件,如何有效地实现对水下目标探测、识别与定位问题。本文以飞机失事坠海后搜索黑匣子为背景,设计了一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置,搭建探测模拟黑匣子超声信标的实验平台,并进行水下探测实验,结合BP神经网络实现对超声信标的识别定位。实验结果表明该探测装置能够探测并识别不同位置的超声信标,从而验证阻抗分析法结合神经网络可以实现对超声信标的探测与识别,可为海上搜救工作提供相应帮助。     

基于EMI与ANN技术的声波信号探测机理研究

针对海上突发事件,如何有效地实现对水下目标探测、识别与定位问题.本文以飞机失事坠海后搜索黑匣子为背景,设计了一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置,搭建探测模拟黑匣子超声信标的实验平台,并进行水下探测实验,结合BP神经网络实现对超声信标的识别定位.实验结果表明该探测装置能够探测并识别不同位置的超声信标,从而验证阻抗分析法结合神经网络可以实现对超声信标的探测与识别,可为海上搜救工作提供相应帮助.     

基于随机信标的因子图同时定位构图方法

针对卫星拒止环境下,战时或执行紧急任务时采用水声定位,但无法完成信标标定的问题,提出一种基于随机信标的因子图同时定位构图算法。建立DVL和罗经因子节点、信标因子节点数学模型,构建了基于因子图的融合架构,采用最大后验概率估计方法进行导航状态和信标位置的估计。数值仿真结果表明,因子图算法定位精度比传统EKF滤波算法在圆形运动轨迹和蛇形运动轨迹下分别提高37.6%和14.6%,验证了因子图同时定位构图算法是一种可行的导航方法。     

基于水声传播时延补偿的惯导误差修正方法

针对潜器惯导定位误差修正问题,提出惯导/多信标水声测距组合导航实现方法,并主要针对由于潜器运动与水声传播时间延迟导致的误差进行分析,提出一种基于水声传播时延补偿的水下惯导定位误差修正方法,该方法利用扩展卡尔曼滤波,通过对惯导系统位置误差状态的前推,重构量测方程,实现量测方程与系统量测量时间的一致性,补偿时间延迟产生的误差。仿真结果表明,该方法可有效提高惯导/多信标水声测距组合导航系统对惯导定位误差修正的精度。     

水声定位方法研究进展

水声定位是实现水下定位的关键技术,也是近年来的研究热点。以声速修正和基阵布放为切入点,针对声速不确定、基阵布放设计不合理等问题综述提高水声定位精度的研究进展。针对基阵布放问题,重点对比基阵尺寸及基阵阵型阵元2种改进方案的研究现状。研究表明,为提高水声定位精度,进一步的研究应在以下3个方面展开:在声速修正方法研究中,遗传算法和粒子群优化算法相结合,可以在不提高计算量的情况下优化稀疏有效声速表,使定位精度得到进一步提高;基于组合基阵定位系统辅助的声速修正算法能够使定位误差更小;综合考虑阵元数目与所需定位精度的折中方案,能够本着降低布放成本的原则,通过优化不同阵元间距来提高超短基线的定位精度。     

水声定位标定系统水下基准位置不确定度分析

水声定位标定系统中水下基准(模拟目标声信号)位置的测量精度直接影响到对水声定位系统定位误差的考核。通过对水下基准中心位置不确定度的分析,为系统减小水声定位系统测量误差提供了理论参考,经海试证明该不确定度分析方法对提高水声定位系统标定精度有效。     

基于短基线组合系统实现浮标阵水下目标运动轨迹精确测量

针对水声定位浮标基阵的水下运动目标的轨迹测量时,由浮标水下阵元位置误差引起系统的误差,提出以短基线组合定位系统的浮标水下阵元坐标实时测量校准方法。仿真结果表明,采用短基线组合定位技术,能保障浮标水下接收阵元的定位误差小于0.3 m,系统水下定位误差小于3 m,满足对水下目标轨迹的精确测量技术要求。海试结果证明效果可靠。     

水声信标搜索策略分析

为了保证落水人员、设备、物资在发生意外落水情况下的快速搜救,通常会在这些目标上装配水声信标,落水时可在水下发射水声示位信号指示目标在水中的位置。为了保证落水人员、设备、物资的安全,采用合适的水声信标搜寻策略实现对水声信标及其目标进行快速、高效的定位、搜索至关重要。本文以搜索飞机"黑匣子"为例,浅析各类水声信标搜索设备的原理、搜索效率和技术特点。实际搜索时,搜索人员可根据搜索海域的水深和海况条件、疑似区域范围、搜索船只特点选择适合的搜索设备,达到事半功倍的效果。     

多普勒声学全向信标信号源设计

针对多普勒声学全向信标信号产生的需求,设计了一个多通道的非线性调频信号源,产生多路同步非线性调频。阐述了多普勒声学全向信标的原理,并以此提出信号源设计的需求。采用AD9954特有的RAM模式,产生了多路同步正弦调频信号发生器,给出了部分硬件和软件设计说明。经过湖上试验证明,所设计的信号源达到了系统要求,性能良好。     

近场聚焦波束形成低频段精确定位方法

近场聚焦波束形成声图测量方法可以实现舰船高频信号的主要噪声源的精确定位,实验证明在正横位置时的定位精度可小于2 m。但对于低频、线谱等信号,近场聚焦波束形成声图测量方法由于受阵元间距、基阵孔径等多方面影响,无法实现精确定位。本文提出采用高精度频域MVDR聚焦波束形成声图测量方法,实现频率大于200 Hz舰船目标定位。经理论仿真与实际信号分析,该方法可以实现低频信号的高精度定位,定位精度明显优于常规波束形成(CBF)。     

北斗/GPS双模双频信标差分定位技术的研究及实现

基于航海无线电指向标的GPS信标差分系统可为水运用户提供高精度、高可靠性、全天候的免费定位助航服务。但由于依赖美国GPS系统,具有一定的局限性。本文提出了一种基于北斗/GPS双模的双频伪距信标差分定位技术方法,从而实现大范围亚米级定位精度,并通过实际应用案例进行了验证。结果表明在长江下游采用北斗/GPS双模信标差分定位技术,能够实现300km以内优于1m的平面定位精度。     

水声定位标定系统信号回波测量方法研究

水声定位标定系统中水下基准(模拟目标声信号)位置的测量精度直接影响到对水声定位系统定位误差的考核。本文介绍了在对模拟目标声源进行定位时的回波信号测量处理,同时对不同频率下的定位精度进行仿真,证实了信号处理的准确性,为工程应用提供理论参考。     

一种船载水声定位系统标定方法研究

本文介绍一种船载的水声定位系统精度标定方法。以船载模拟声源作为合作信标结合差分GPS、姿态监测装置建立动态基准点。采用系统偏差和标准差精确解算水下声导航定位系统的定位精度,可为水声定位系统提供海上定位校验的位置标准,并对试验所需最佳阵型和航路提供可靠参考和优化设计,从而提高试验结果的准确性。     

基于LabVIEW的水声信号发生器设计

针对声传播损失试验中对吊放水声信号的需要,考虑到水声信号的复杂性,论文提出了基于虚拟仪器技术的水声功放信号发射系统设计方法,并以LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)为开发平台设计开发了用于水声发射换能器的信号选择、参数设置等多功能水声信号发射控制系统。该系统可以根据需求自定义选择配置发射连续或脉冲信号,可实现信号周期、幅值等参数选择,且减少了硬件开发成本,具有较好的应用价值。     

便携式水下声信标探测定位设备技术设计与实现

针对声基阵水下搜寻定位系统需要使用大型船只及直升机等大型操作平台的缺点,介绍了一种简单、便携、高效的水下声信标探测定位设备的设计与实现方法.利用指向性水听器及混频方法,将需要探测和定位的水下声信标信号通过音频形式输出,充分利用指向性水听器较普通水听器空间增益高以及人耳对信号识别能力强的特点,提高了复杂海况条件下对弱信号的检测能力.阐述了设备的组成、工作原理以及设备主要单元的设计方法,给出了设备样机在海上试验的结果,并对其适用的场合进行了说明.     

我国卫星导航定位精度由10m提升8m以内

中国卫星导航定位精度目前已由10m提升至8m以内，授时精度由50ns提升至30ns以内。通过覆盖亚太地区的服务信号监测评估表明，系统服务性能满足指标要求，部分地区服务性能优于10m。