RTKGPS在超短基線(xiàn)聲學(xué)定位系統(tǒng)安裝校準(zhǔn)中的應(yīng)用

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1、第25卷第5期海洋測(cè)繪Vol125,No152005年9月HYDROGRAPHICSURVEYINGANDCHARTINGSep1,2005RTKGPS在超短基線(xiàn)聲學(xué)定位系統(tǒng)安裝校準(zhǔn)中的應(yīng)用1,22222唐秋華,吳永亭,丁繼勝,劉焱雄,周興華(11中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院,山東青島266003;21國(guó)家海洋局第一海洋研究所,山東青島266061)摘要:超短基線(xiàn)(ultrashortbaseline,USBL)聲學(xué)定位系統(tǒng)的換能器安裝是具有一定方向性的,但是,在安裝過(guò)程中,不能保證換能器方向與船艏方向嚴(yán)格一致,必然存在不可忽視的系統(tǒng)誤差,影響了測(cè)量精度;因此,必須通過(guò)校準(zhǔn)消除系統(tǒng)

2、誤差。本文應(yīng)用高精度RTKGPS實(shí)現(xiàn)了換能器安裝方向的校準(zhǔn),取得了滿(mǎn)意的結(jié)果。關(guān)鍵詞:聲學(xué)定位系統(tǒng);超短基線(xiàn);RTKGPS;安裝校準(zhǔn)中圖分類(lèi)號(hào):P22814文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):167123044(2005)0520040203率為8～14kHz,應(yīng)答頻率為14～18kHz,該系統(tǒng)已1引言經(jīng)成功地推向市場(chǎng),我國(guó)的“大洋一號(hào)”科學(xué)考察船高精度的水下聲學(xué)定位系統(tǒng)是許多高新技術(shù)的上裝備了這套高精度、長(zhǎng)距離的超短基線(xiàn)定位系統(tǒng)。集成,是海洋調(diào)查和開(kāi)發(fā)的基本設(shè)備,具有廣泛的用我國(guó)對(duì)水下聲學(xué)定位技術(shù)的研究一直沒(méi)有停止途。當(dāng)前大多海洋工程,如海洋油氣開(kāi)發(fā)、深海礦藏過(guò),為此投入了大量的人力和資金,

3、國(guó)家863計(jì)劃進(jìn)資源調(diào)查、海底光纜管線(xiàn)路由調(diào)查與維護(hù)等,需要聲行了高精度、長(zhǎng)距離超短基線(xiàn)定位系統(tǒng)的研制工作,學(xué)定位系統(tǒng)對(duì)水下拖體進(jìn)行導(dǎo)航定位,如水下遙控解決了水下拖體導(dǎo)航定位的基本問(wèn)題,其系統(tǒng)最大機(jī)器人(remotelyoperatedvehicles,ROV)以及水下作用距離8km,最大工作水深4km,定位精度小于無(wú)人機(jī)器人(unmannedunderwatervehicles,UUV)、5‰斜距,能同時(shí)跟蹤5個(gè)目標(biāo)。于2004年10月在水下自動(dòng)機(jī)器人(autonomousunderwatervehicles,吉林松花湖上,我們進(jìn)行超短基線(xiàn)定位系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)AUV)、聲納設(shè)備的水下拖

4、魚(yú)等。程中,應(yīng)用高精度的RTKGPS定位技術(shù),解決了換對(duì)聲學(xué)定位系統(tǒng)研究較早的挪威Kongsberg能器安裝過(guò)程中方向校準(zhǔn)的問(wèn)題。Simrad公司的產(chǎn)品涵蓋了超短基線(xiàn)、短基線(xiàn)和長(zhǎng)基2RTKGPS在換能器安裝校準(zhǔn)中的應(yīng)用線(xiàn)三種類(lèi)型,其研究開(kāi)發(fā)有近30年的歷史,有一系列成熟的產(chǎn)品投入到軍方及民用。1997年該公司211RTKGPS的安裝推出了居于世界領(lǐng)先水平的高精度、長(zhǎng)距離超短基本次試驗(yàn)使用的是瑞士Leica公司生產(chǎn)的高精線(xiàn)定位系統(tǒng)—HiPAP350,其作用距離為3km,測(cè)距度SR530型RTKGPS接收機(jī)。首先,將GPS參考精度小于20cm。隨后推出的HiPAP500,工作水深站固定

5、架設(shè)在松花湖邊的樓頂上,周?chē)鷽](méi)有任何遮達(dá)4km,測(cè)距精度小于20cm。新近推出的擋,距離試驗(yàn)區(qū)域最遠(yuǎn)不超過(guò)5km,完全在它的測(cè)程HiPAP700,工作水深達(dá)10km,測(cè)距精度小于50cm,范圍之內(nèi)。儀器架設(shè)完畢之后,應(yīng)用靜態(tài)測(cè)量模式它是目前世界上唯一工作水深上萬(wàn)米的超短基線(xiàn)定測(cè)量樓頂參考點(diǎn)20min,將其位置數(shù)據(jù)作為已知值位系統(tǒng);HiPAP700最大特點(diǎn)是換能器由50個(gè)聲學(xué)輸入?yún)⒖颊?參考站設(shè)置完畢。流動(dòng)站嚴(yán)格按照儀單元組成,采用±715°的窄波束方式提高了換能器器操作手冊(cè)設(shè)置完畢后,可以得到實(shí)時(shí)厘米級(jí)的測(cè)的指向性和系統(tǒng)信噪比,系統(tǒng)工作頻率13kHz,能同量數(shù)據(jù),完全滿(mǎn)足了本次試驗(yàn)

6、的定位精度要求。時(shí)跟蹤5個(gè)以上的目標(biāo),但因該系統(tǒng)造價(jià)昂貴,目前212Seapath200定位系統(tǒng)的安裝校準(zhǔn)尚無(wú)用戶(hù)。法國(guó)OCEANOTechnologies公司(原Seapath200是挪威Seatex公司生產(chǎn)的姿態(tài)、航MORS公司)推出的POSIDONIA6000超短基線(xiàn)定向、定位三者合一的多功能定位系統(tǒng),該系統(tǒng)可以同位系統(tǒng),工作水深6km,最大作用距離8km,在6km時(shí)獲得高精度的船姿(橫搖、縱傾、起伏)、船艏向、水深、30°開(kāi)角范圍內(nèi),測(cè)距精度為5‰斜距,詢(xún)問(wèn)頻定位等數(shù)據(jù),用于實(shí)時(shí)聲學(xué)定位數(shù)據(jù)的修正及大地收稿日期:2005206224基金項(xiàng)目:國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目(2002AA

7、613010202)。作者簡(jiǎn)介:唐秋華(19732),男,云南永勝人,副研究員,博士研究生,主要從事海洋4S技術(shù)應(yīng)用研究。第5期唐秋華,等RTKGPS在超短基線(xiàn)聲學(xué)定位系統(tǒng)安裝校準(zhǔn)中的應(yīng)用41坐標(biāo)的解算。測(cè)量船使用的是松花湖上的旅游船,船長(zhǎng)1610m,船寬3196m,船只吃水017m,最大航速8kn。考慮儀器安裝的方便,超短基線(xiàn)定位系統(tǒng)的換能器采用船舷安裝方式。Seapath200系統(tǒng)中的姿態(tài)探頭(motionreferenceunit,MRU)盡量靠近船重心(cen