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《超短基線定位系統(tǒng)顯控與算法實(shí)現(xiàn)技術(shù)分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文除等都要用到水聲定位技術(shù)，為人類從事海洋活動(dòng)提供了更加廣闊的前景。擁有全天候、高精度、高可靠性的水聲定位系統(tǒng)也為人類的海洋資源開發(fā)提供了更加可靠的保障。隨著我國(guó)對(duì)海洋資源的開發(fā)和保護(hù)越來越重視，如目前興起的水下考古研究，各種海洋工程的建設(shè)、海洋油氣和深海礦產(chǎn)資源的調(diào)查和開發(fā)等方面的投入日益加大，因而對(duì)海洋調(diào)查測(cè)量的精度和手段的要求也越來越高，高精度的定位系統(tǒng)是獲取各種高精度測(cè)量數(shù)據(jù)的最基本保證。科研人員希望能夠從聲、光或電磁波中找到一種在海水介質(zhì)中具有理想傳播性能的方式。而聲波在海水、海底介質(zhì)中的吸收
2、衰減遠(yuǎn)小于光波、電磁波，可以在海洋中傳播最遠(yuǎn)。因此水聲技術(shù)是當(dāng)前海洋科學(xué)中的主要研究手段吲。但有些人并不滿足于此，因?yàn)楹Ｑ蠼橘|(zhì)的不均勻性和多變性導(dǎo)致聲速分布規(guī)律非常復(fù)雜，還受到多種因素的制約網(wǎng)。這樣聲納在進(jìn)行水下探測(cè)、定位時(shí)，有時(shí)會(huì)造成較大的定位和測(cè)向偏差。1963年，S．A．Sullian及S．Q．Dimt．1ey等人在研究光波在海洋中的傳播特性時(shí)，發(fā)現(xiàn)海水對(duì)O．45．0．55微米波段內(nèi)的藍(lán)綠光的衰減比對(duì)其他光波段的衰減要小很多，利用工作在藍(lán)綠光波段的激光器可研制出基于新的物理機(jī)理的水下目標(biāo)探測(cè)、控制、通信等新型裝備。一些發(fā)
3、達(dá)國(guó)家如美國(guó)、加拿大、澳大利亞、瑞典、意大利、日本和法國(guó)都建立了各自的水下光電探測(cè)研究系統(tǒng)。一些激光水下探測(cè)系統(tǒng)，如美國(guó)卡曼航空公司的MagicLantern90、美國(guó)西屋電氣總公司的SM2000以及加拿大LUCIE等已投入使用，這些系統(tǒng)大多以搜索沿海潛艇、小型潛艇和水雷為目的，或是聲納探測(cè)的一種輔助手段，且現(xiàn)階段也只局限于目標(biāo)的探測(cè)，至于藍(lán)綠激光技術(shù)的更廣泛應(yīng)用尚處于概念階段或?qū)嶒?yàn)階段H1。盡管海洋環(huán)境復(fù)雜多變，但經(jīng)過幾十年的研究，聲輻射、聲傳播、水下噪聲、水聲信號(hào)處理等都已基本形成了成熟的理論，因此水聲技術(shù)目前仍是水下目標(biāo)
4、定位的最有效方法。目前應(yīng)用的水聲定位系統(tǒng)，根據(jù)接收機(jī)基陣的尺度或應(yīng)答器基陣的基線長(zhǎng)度分類，可以分為長(zhǎng)基線、短基線和超短基線水聲定位系統(tǒng)三種。長(zhǎng)基線水聲定位系統(tǒng)的基陣長(zhǎng)度在幾公里到幾十公里的量級(jí)，其優(yōu)點(diǎn)在于定位精度高，作用距離遠(yuǎn)，但是布放和回收聲信標(biāo)數(shù)量多而且較困難，因此成本很高；短基線水聲定位系統(tǒng)的基陣長(zhǎng)度在幾米到幾十米的量級(jí)；其定位精度和作用距離均比長(zhǎng)基線差一些，但是安裝成本較低：超短基線定位系統(tǒng)的基陣長(zhǎng)度3哈爾濱1=程大學(xué)碩士學(xué)位論文在幾厘米到幾十厘米的量級(jí)：與長(zhǎng)基線系統(tǒng)相比只需～個(gè)水下聲信標(biāo)，布放比較簡(jiǎn)單；與短基線相比，
5、不需把水聽器分別間隔安裝，故其成本最低。超短基線定位系統(tǒng)為20世紀(jì)70年代為簡(jiǎn)化水聲定位系統(tǒng)而發(fā)展起來的。它的特點(diǎn)是基陣尺寸特別小，可以在較小的載體上使用。發(fā)射換能器和幾個(gè)水聽器可以組合成聲頭，其尺寸較小。聲頭可安裝在船體底部，也可以懸掛于小型水面船的一側(cè)。由于只用一個(gè)尺寸不大的聲頭，使用較為方便靈活，且易于在載體上選擇噪聲干擾較小的位置進(jìn)行安裝或調(diào)放p1。從20世紀(jì)90年代起，超短基線定位系統(tǒng)的發(fā)展方向主要集中在兩個(gè)方面，用寬帶發(fā)射信號(hào)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單頻發(fā)射信號(hào)，從而達(dá)到抗多途、提高處理增益等好處，如法國(guó)的POSIDONIA60
6、00；對(duì)基陣陣型的改進(jìn)，增加定位信息冗余，以提高定位精度，如KongsbergSimrad公司的HiPAP系列。法國(guó)ixSea、英國(guó)Sonardyne、挪威Simrad等公司均有商用的深水超短基線定位系統(tǒng)產(chǎn)品，其定位性能指標(biāo)已達(dá)到O．5％斜距，甚至有幾套系統(tǒng)號(hào)稱達(dá)到0．2％斜距，代表著當(dāng)今世界的最高水平Ⅻ琊胴。國(guó)外對(duì)聲學(xué)定位系統(tǒng)研究較早的是挪威KongsbergSimrad公司u們，己有近30年的研究、開發(fā)歷史。該公司掌握了三種定位技術(shù)，有一系列成熟的產(chǎn)品投入到軍方及民用，己經(jīng)成為該項(xiàng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。特別是該公司于1997年推出了
7、世界領(lǐng)先水平的高精度長(zhǎng)程超短基線定位系統(tǒng)一HiPAP350，作用距離可達(dá)3000m，距離測(cè)量精度優(yōu)于20cm，隨后推出HiPAP500，作用水深達(dá)4000m，測(cè)距精度優(yōu)于20cm，新近推出的HiPAP700，作用水深達(dá)10000m，測(cè)距精度優(yōu)于50cm，也是世界上唯一工作水深上萬米的長(zhǎng)程超短基線定位系統(tǒng)；HiPAP700的換能器由50個(gè)聲學(xué)單元組成，采用-t-7．50的窄波束方式提高了換能器的指向性和信噪比，工作頻率13kHz，能同時(shí)跟蹤五個(gè)以上的目標(biāo)；HiPAP系列水下定位系統(tǒng)，同時(shí)具有長(zhǎng)基線定位功能，而且在同一工作船上可以
8、安裝2個(gè)換能器、一套收發(fā)系統(tǒng)工作，進(jìn)一步提高定位精度。IxSea公司研制的新型超短基線定位系統(tǒng)GAPS近些年也引起廣泛的關(guān)注㈣，GAPS是世界首個(gè)便攜式、即插即用、無需坐標(biāo)校準(zhǔn)的超短基線定位系統(tǒng)。GAPS最大的優(yōu)點(diǎn)是將GPS定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及水聲定位系統(tǒng)的傳感器組裝在一
