深海超短基线定位系统现状及展望

水声定位技术具备稳定的高精度定位能力,能够为各类深海探测装备直接提供绝对位置信息。超短基线定位系统的声学换能器阵安装在船底,便于大范围机动作业,成为现代远洋科考船必不可少的水声定位设备。首先介绍了超短基线定位的基本原理,然后系统介绍了法国iXblue、挪威Kongsberg、英国Sonardyne、美国LinkQuest和德国Evologics等公司的深海远程超短基线定位系统,并以哈尔滨工程大学远程超短基线定位系统为例分析了国内发展情况,最后展望了深海远程超短基线定位系统的发展趋势。     

高精度超短基线GAPS在水下定位中的应用

GAPS是法国IXSEA公司开发的勿需标定的便携式超短基线声学定位(USBL)惯性导航系统,集全球定位系统GPS、水下声学定位系统及姿态传感器于一体,具有安装方便、操作简单、精度高等特点.介绍高精度超短基线GAPS的安装方法、技术优势和工程中的实际应用,对使用过程中影响定位精度的主要因素、误差削弱方法进行简单分析.     

超短基线定位误差综合分析及实验

在超短基线水下定位过程中,海洋噪声的存在、工作环境的变化以及设备安装等方面都会引起定位误差,这些误差的传递致使定位误差在超过几百米后增长很快,致使有效定位距离不能太远,限制了超短基线在水下定位作业中的应用范围。文章对超短基线水下定位系统误差的来源进行了综合分析,并进行了水声定位误差综合实验和实验数据处理分析,对超短基线定位误差进行了综合评估。通过对超短基线定位误差来源中粗差和系统误差的分析并开展相应实验,同时对实验结果数据进行深入的处理和研究,提出了改善超短基线水下定位性能的几种方法。     

载人潜水器支持母船声学系统

载人潜水器支持母船作为一类具备特殊功能的现代大洋综合科考船,不仅要为载人潜水器深潜作业提供支持,而且要能够执行大洋科学调查任务。它的声学系统主要包括深水多波束测深系统、中浅水多波束测深系统、深水单波束测深系统、深水浅地层剖面探测系统、深海超短基线定位系统、深海长基线定位系统、分裂波束声学探测系统、船载走航式声学多普勒流速剖面仪和水声通信系统等。首先从基本功能、系统组成和典型系统等方面对上述9类声学系统进行了系统分析,然后介绍内嵌安装、导流罩安装、Gondola安装和升降鳍等几种安装方式的特点,并给出了相应的安装建议。     

基于带约束最小二乘的超短基线安装偏差校准

超短基线定位系统近年来在海洋开发、河道及港口建设等领域得到了广泛应用。为实现其高精度的定位功能,需要在使用前对其进行精确校准。针对超短基线安装偏差校准问题,提出应用带约束最小二乘法来求解,并且在该校准方法的基础上,针对存在声速测量误差的情况,提出相应的处理方法。仿真结果表明,带约束最小二乘法适用于超短基线校准,并且具有一定的抗误差能力;当系统存在声速测量误差时,本文的处理方法仍有效。本文的研究结果可为超短基线安装偏差的精确校准提供参考。     

基于虚拟仪器的超短基线水声定位系统

基于虚拟仪器技术,介绍通过Matlab仪器控制工具箱将示波器和计算机结合组成超短基线水声定位系统的方法。用虚拟仪器技术扩展传统仪器的功能,定位水下运动目标。     

水下沉船精确定位系统的研制

为提高水下沉船定位的精确性,使得海上沉船的搜救工作能够更顺利的进行,本文研究沉船定位相关的系统问题。本研究采取超短基线定位系统,并对其相关系统的部件和功能进行阐述,重点研究机器人(ROV)和超短基线系统的关联系统,分析沉船信息采集系统、数据传输处理系统、数据校正系统等。最后推导出整个系统的定位精度。研究结果表明,该定位系统不仅能够提高水下沉船定位的精确性,同时也能够降低潜水员水下作业危险性以及提高沉船搜救成功率,更为水下沉船定位的研究提供理论指导和一定参考价值。     

超短基线软体排深水水下定位检测系统设计思路

结合长江南京以下12.5 m深水航道一期工程,根据深水、大流速工况,提出了超短基线软体排深水水下定位系统的设计思路,经过系统开发、测试完成了设计,通过应用实现了软体排在深水条件下铺设定位的可视化,实时调整铺排船作业时的工作状态,确保排体铺设准确。     

IXSea Gaps超短基线定位数据卡尔曼滤波研究

文章介绍了IXSea Gaps超短基线定位系统及其优势,以及卡尔曼滤波的基本原理、特点、初始值选取和测量过程中所产生的野值的判断准则。在此基础上编写了适用于超短基线定位数据的卡尔曼滤波程序。对水下定位试验所采集的数据进行卡尔曼滤波,得到了较平滑且与原始数据相吻合的滤波数据。     

一种宽带滤波信号处理机设计

介绍了超短基线水声定位系统信号处理接收机的构成,针对海洋环境噪声和电路噪声对水声信号处理的影响,设计了一种水声收发机的前置模拟电路,重点介绍了信号处理中的宽带滤波器设计,通过系统试验证明,此处理机基本达到了设计要求。