水下定位與導航簡述

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1、水下定位與導航概述航空航天學院劉星2015221903101水下定位與導航發(fā)展概況2水下定位與導航技術的簡介3聲吶方程基礎4水下定位與導航技術在海洋資源開發(fā)中的應用實例1水下定位與導航發(fā)展概況1912年鐵達尼事件20世紀70年代，還有勘探及軍事需求獲取水下信息最有效的轉播載體是聲波其他水面艦船的導航手段除了慣性導航外均很難用于水下載體的導航定位。并且慣性導航容易導致誤差積累精度難以滿足需求。2水下定位與導航技術的簡介定位類型基線長度/m簡稱長基線100~6000LBL短基線1~50SBL超短基線<1USBL或SSBL水下定位與導航技術大體分為三類：水下定位技術、載體聲學測速技術和

2、海底地形地貌測量技術水下定位系統(tǒng)主要是指可用于局部區(qū)域精確定位與導航的系統(tǒng)。水下定位系統(tǒng)又分為：長基線、短基線與超短基線系統(tǒng)。水下定位系統(tǒng)都有多個基元（接收器或應答器），這些基元間的連線稱為基線海底應答器的位置分別為：注意：與ＧＰＳ定位不同，僅需３個海底應答器即可！三種系統(tǒng)的優(yōu)缺點：（1）超短基線定位系統(tǒng)優(yōu)點：整個系統(tǒng)構成簡單、操作方便不需要組建水下基線陣、測距精度高。缺點：需要做大量的校準工作，其定位精度隨著水深和工作距離的增加而降低。定位精度比其他兩種系統(tǒng)差。（2）短基線定位系統(tǒng)優(yōu)點：構成簡單、便于操作、不需要組建水下基線陣、換能器體積小安裝簡單。缺點：水聽器可能會安裝在高噪

3、聲區(qū)，降低性能；定位精度與水深和工作距離關系極大（3）長基線定位系統(tǒng)優(yōu)點：定位精度高，且定位精度與水深無關，換能器小，易于安裝。缺點：系統(tǒng)復雜、操作繁瑣、需要安裝數量巨大的聲基陣、費用昂貴；需要長時間布設和回收海底聲基陣，深水使用時，數據更新率低。3聲吶方程基礎什么是聲吶？Sonar：Sound(聲)+Navigation(導航)+Ranging(定位)利用水下聲波判斷海洋中物體的存在，位置及類型的方法和設備。是利用水中聲波對水下目標進行探測、定位和通信的電子設備，是水聲學中應用最廣泛、最重要的一種裝置.仿生學來源：海豚追蹤獵物按工作原理或工作方式分類：主動聲納像雷達一樣向外發(fā)射

4、聲信號，根據回波判斷目標性質被動聲納不主動發(fā)射信號，只接收目標自己輻射的聲音信號。按運載體系分類：岸基聲納多布放在港口、軍事基地、重要海上通道。特點：固定式、尺寸大艦載聲納主、被動聲納都有。作用：探潛、導航、探雷、目標識別等艇載聲納主、被動聲納都有，考慮到隱蔽性，多采用被動聲納SL反映發(fā)射器輻射聲功率大小TL：傳播損失，定量描述聲波傳播一定距離后強度的衰減變化TS：目標強度，定量描述目標反射本領的大小NL：海洋環(huán)境噪聲（背景干擾）DI：指向性指數。越大表示聲能在聲軸方向集中的程度越高；DT：檢測閾值。設備剛好正常工作的所需的處理器輸入端的信噪比值1、聲納方程主動聲納方程：被動聲納

5、方程：主動聲吶還存在混響：混響是入射信號產生的散射波在接收點疊加的結果。各種噪聲干擾需要濾波技術進行處理動態(tài)定位和井口重入技術深海鉆探：鉆探船停在4-5km以上的海面，把鉆桿插到海底，然后再向下鉆探。如果船一移動，長達幾千米的鉆桿一下就會扭斷，這就需要建立動態(tài)定位系統(tǒng)。風暴襲來，或發(fā)生其他意外情況，只好起鉆開航。隨后需要利用聲納重入井口，并引導鉆桿穿過急流落到安置在進口的“漏斗”內，進入原來的井口。4水下定位、導航技術在海洋資源開發(fā)中的應用實例具體做法：在海底放一個水聲應答器作為基準點，同時在船上布放三個水聽器進行應答測距。在下鉆作業(yè)時船上向基準點應答器發(fā)出脈沖，應答器收到信號之

6、后發(fā)出回答脈沖，這回答脈沖被船上的三個測距水聽器收到，這時可以測出三個水聽器與基準應答器的距離。當外界條件使船位移時，水聲應答器測距系統(tǒng)隨即測出這三個距離的變化。將這些數據送入計算機，計算出船位的水平移動量，再開動幾個可變螺距的推進器，使船復位，也就是使三個距離和原來的一樣。這樣，船在不斷運動中保持位置不變。美國鉆探船“格洛瑪·挑戰(zhàn)者”號用的重返和動態(tài)定位系統(tǒng)謝謝！