超短基线定位原理及校正方法研究 被引量：11

1

作者 王德刚 韩富江 +2 位作者 来向华 苟诤慷 傅晓明 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期77-81,共5页

通过探讨超短基线和GPS技术相结合的三维立体定位原理,分析超短基线定位误差来源,如安装偏差、声速误差、船姿态变化引起的偏差等,利用以最小二乘法为理论基础的动态校正法对超短基线定位误差进行了修正,将校正前后的定位数据标准偏差... 通过探讨超短基线和GPS技术相结合的三维立体定位原理,分析超短基线定位误差来源,如安装偏差、声速误差、船姿态变化引起的偏差等,利用以最小二乘法为理论基础的动态校正法对超短基线定位误差进行了修正,将校正前后的定位数据标准偏差和剩余偏差处理后对比发现,这种方法可以极大地提高水下目标定位的精度,减少定位的误差,这也在实际应用中得到验证。实现对超短基线定位数据的有效校正将极大地扩展超短基线在海洋科学研究和海洋勘探开发活动水下定位领域的应用,对提高水下目标的定位精度具有重要的现实意义。 展开更多

关键词 超短基线系统 水下定位 误差分析 动态校正

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一种SINS/超短基线组合定位系统安装误差标定算法 被引量：5

2

作者 张涛 翁铖铖 +1 位作者 李默涵 李瑶 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期349-356,396,共9页

超短基线设备由于尺寸小,使用灵活,在水下导航定位中常与惯性设备进行组合导航。为了标定出超短基线坐标系与载体坐标系之间存在的安装误差,提出了一种基于小角度近似的安装误差标定算法。首先,确定应答器的位置,再对安装误差角对应的... 超短基线设备由于尺寸小,使用灵活,在水下导航定位中常与惯性设备进行组合导航。为了标定出超短基线坐标系与载体坐标系之间存在的安装误差,提出了一种基于小角度近似的安装误差标定算法。首先,确定应答器的位置,再对安装误差角对应的姿态矩阵进行小角度近似,最后利用最小二乘法直接计算得到安装误差。通过仿真验证,在斜距误差为0.5%的条件下,航向安装误差角的标定误差比传统方法至少减少了32.8%。江试实验进一步表明,安装误差标定前后定位误差减小了76%。所提出的算法可以较好地减小导航定位误差,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 超短基线系统 组合导航 安装误差标定 最小二乘法 姿态角小角度近似

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基于最大相关熵的水下应答器位置标定方法

3

作者 李佩娟 杨书涛 +2 位作者 李睿 杜俊峰 刘义亭 《水下无人系统学报》 2023年第5期661-668,共8页

超短基线(USBL)定位系统广泛应用于水下航行器的组合导航定位。已知的精确应答器位置是应用USBL进行导航定位的前提。传统应答器位置标定方法以斜距为观测量,标定精度不高、鲁棒性差。文中以斜距和方位角为观测量,推导了基于卡尔曼滤波... 超短基线(USBL)定位系统广泛应用于水下航行器的组合导航定位。已知的精确应答器位置是应用USBL进行导航定位的前提。传统应答器位置标定方法以斜距为观测量,标定精度不高、鲁棒性差。文中以斜距和方位角为观测量,推导了基于卡尔曼滤波的线性化量测方程。同时,考虑到水下复杂环境导致的噪声非高斯分布特性,提出一种采用最大相关熵滤波抑制野值的水下声学应答器位置标定方法。在长江典型环境下对应答器位置进行标定试验,试验结果表明,所提方法相比于传统方法具有更高的标定精度,在野值干扰下具有更好的鲁棒性,经标定后,在东北天3个方向上USBL的定位精度分别提高了48.3%, 48.2%和40.4%,可实现水下航行器高精度导航定位功能。 展开更多

关键词 水下航行器 误差标定 最大相关熵 应答器 超短基线系统 导航与定位

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一种深海拖曳系统稳健可靠的组合定位方法 被引量：2

4

作者 杜凯 吴永亭 +3 位作者 梁文彪 李治远 胡俊 豆虎林 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期15-22,共8页

为了解决深海拖曳系统定位异常、不连续以及误差积累的问题,提出了一种联合惯性导航系统(INS)和超短基线定位系统(USBL)的组合定位方法,利用在航声线跟踪实现USBL的高精度定位,顾及INS和USBL系统的互补性,并结合Kalman滤波构建了INS+USB... 为了解决深海拖曳系统定位异常、不连续以及误差积累的问题,提出了一种联合惯性导航系统(INS)和超短基线定位系统(USBL)的组合定位方法,利用在航声线跟踪实现USBL的高精度定位,顾及INS和USBL系统的互补性,并结合Kalman滤波构建了INS+USBL的组合定位模型。将该组合定位模型应用于“向阳红01”船深海拖曳系统在南海的定位实验并与USBL的定位结果比对,实验表明,组合定位方法有效地解决了深拖系统定位异常且不连续问题。INS+USBL组合定位方法可以满足深海拖曳系统的稳健可靠定位,对于深远海定位具有重要意义。 展开更多

关键词 深海拖曳系统 超短基线系统 惯性导航系统 组合定位 一点一方位推算

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高精度超短基线定位系统的实现 被引量：15

5

作者 李想 张殿伦 +1 位作者 孙大军 郑翠娥 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第24期176-178,199,共4页

超短基线定位系统在海洋开发中具有广泛的应用,与其它基线相比,基阵尺寸小,易于安装。由于在远距离误差发散快,超短基线作用距离不远,其远距离定位精度也不高。为了满足深海作业需要,需要研制高精度长程超短基线定位系统,论述了系统的... 超短基线定位系统在海洋开发中具有广泛的应用,与其它基线相比,基阵尺寸小,易于安装。由于在远距离误差发散快,超短基线作用距离不远,其远距离定位精度也不高。为了满足深海作业需要,需要研制高精度长程超短基线定位系统,论述了系统的组成及设计,并通过改进基阵阵形、降低接收机噪声等方面提高系统定位精度。 展开更多

关键词 超短基线系统设计定位精度

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超短基线定位系统安装误差校准技术研究 被引量：13

6

作者 郑翠娥 孙大军 +1 位作者 张殿伦 李想 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第8期171-173,共3页

超短基线定位系统由于基阵尺寸小、安装方便,在海洋开发中得到了广泛的应用。高精度超短基线定位系统的安装误差影响不可忽视,需要在使用前进行精确校准,同时在深海使用条件下,声线修正是必需的。提出了一种基于最小二乘的结合声线修正... 超短基线定位系统由于基阵尺寸小、安装方便,在海洋开发中得到了广泛的应用。高精度超短基线定位系统的安装误差影响不可忽视,需要在使用前进行精确校准,同时在深海使用条件下,声线修正是必需的。提出了一种基于最小二乘的结合声线修正的超短基线定位系统安装误差校准方法,该方法性能稳定、计算量小,湖上和海上试验验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 超短基线定位系统 安装误差校准 最小二乘 声线修正

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一种基于长基线交汇的超短基线定位系统精度评价方法 被引量：14

7

作者 韩云峰 李昭 +1 位作者 郑翠娥 孙大军 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期341-347,共7页

超短基线定位系统的定位精度和准确度是评价系统性能的重要指标,通常采用固定点的定位重复度来评价定位精度,采用其他解算方法作为真值参考评价定位准确度.本文首先分析了以误差椭圆理论为基础的超短基线精度评价方法,给出了理论推导公... 超短基线定位系统的定位精度和准确度是评价系统性能的重要指标,通常采用固定点的定位重复度来评价定位精度,采用其他解算方法作为真值参考评价定位准确度.本文首先分析了以误差椭圆理论为基础的超短基线精度评价方法,给出了理论推导公式,证明了观测数据和理论误差椭圆的关系.本文提出了一种基于长基线交汇的超短基线定位系统精度评价方法,通过长基线交汇模型求解目标的真实位置评价系统的准确度.根据该方法解算得到的待定目标位置作为真值参考,能够反应系统误差的修正情况.最后采用该方法进行海试数据处理,处理结果表明该方法能够较好的反应定位精度,进一步修正了系统偏差,修正系统偏差后和修正前相比定位精度提高了0.2%,具有良好的工程应用价值. 展开更多

关键词 超短基线定位系统 定位精度

原文传递

基于区域划分自适应粒子群优化的超短基线定位算法 被引量：11

8

作者 黄健 严胜刚 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期2023-2030,共8页

为了降低由声速不确定引起的水下声学定位误差,提出一种基于区域划分自适应粒子群优化的超短基线定位算法.该算法将声速作为未知量,利用冗余的定位信息构建定位模型,针对标准粒子群算法收敛速度慢及容易早熟的问题,采用区域划分的方法... 为了降低由声速不确定引起的水下声学定位误差,提出一种基于区域划分自适应粒子群优化的超短基线定位算法.该算法将声速作为未知量,利用冗余的定位信息构建定位模型,针对标准粒子群算法收敛速度慢及容易早熟的问题,采用区域划分的方法动态调整粒子的惯性权重和学习因子,达到寻优能力与收敛速度的平衡,并引入自适应变异操作避免种群陷入局部最优解.仿真实验表明,所提出的算法能够有效提高声速未知情况下超短基线系统的定位精度. 展开更多

关键词 区域划分 自适应粒子群算法 超短基线定位系统 有效声速 水下声学定位 声速修正

原文传递

水下潜航器的惯导/超短基线/多普勒测速信息融合及容错验证 被引量：9

9

作者 徐博 郝芮 +2 位作者 王超 张勋 张娇 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2508-2515,共8页

针对水下潜航器惯导系统的定位误差积累和容错性差等问题,分析了水声超短基线的相位差定位方法,推导了基于惯导提供实时位置、姿态误差角信息的惯导/超短基线(INS/USBL)导航解算过程及其坐标转换。结合惯导/多普勒测速(INS/DVL)滤波器,... 针对水下潜航器惯导系统的定位误差积累和容错性差等问题,分析了水声超短基线的相位差定位方法,推导了基于惯导提供实时位置、姿态误差角信息的惯导/超短基线(INS/USBL)导航解算过程及其坐标转换。结合惯导/多普勒测速(INS/DVL)滤波器,给出INS/USBL/DVL组合导航联邦滤波在3种信息融合算法下的应用。通过MATLAB仿真对导航算法进行了验证,结果表明该导航算法能够抑制惯导系统误差随时间发散的问题,能充分利用了3种导航系统提供的参数信息,且状态维数低,滤波收敛速度快,其中基于精度因子信息分配方法的导航系统误差最小。容错性验证结果显示,当超短基线出现故障时,重构后的组合导航系统在较高航速情况下依旧能提供有效的导航参数。所提出的INS/USBL/DVL组合导航联邦滤波方法能够精确地提供水下潜航器的各位导航参数信息,且具有较高的容错性和稳定性。 展开更多

关键词 组合导航算法 惯性导航系统 超短基线定位系统 多普勒测速 联邦滤波

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以深拖作业为例对比超短基线定位与惯性组合导航定位

10

作者 陈志坚 万芃 +3 位作者 李斌 李瑞铿 马松阳 耿成园 《珠江水运》 2024年第14期42-45,共4页

本文介绍了TeledyneBenthosTTV-301深拖系统、SonardyneRange2超短基线定位系统、PHINS6000惯性组合导航系统的构成和海上作业模式,以深拖系统为载体,拖体上搭载超短基线定位系统和惯性组合导航系统,在南海某海域3870m深海区执行近海底... 本文介绍了TeledyneBenthosTTV-301深拖系统、SonardyneRange2超短基线定位系统、PHINS6000惯性组合导航系统的构成和海上作业模式,以深拖系统为载体,拖体上搭载超短基线定位系统和惯性组合导航系统,在南海某海域3870m深海区执行近海底高精度探测,对同一载体同一时间获取的定位数据进行对比分析,阐述两种定位方式的技术特点及区别,为深海调查作业中定位技术的选择与应用提供参考。 展开更多

关键词 深拖调查 超短基线定位系统 惯性组合导航系统

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超短基线系统定位精度改进方法研究

11

作者 蘧振超 俞栋耀 +2 位作者 张君栋 高华 洪年祥 《测绘与空间地理信息》 2024年第8期138-140,144,共4页

超短基线(USBL)定位过程中的定位精度受多种因素影响,作为众多影响因素中的一种,基阵阵型的设计对于超短基线定位系统的定位精度影响尤为严重。针对基阵阵型在超短基线定位中的作用,本文开展了基于基阵阵型设计的数据融合改进方法,该改... 超短基线(USBL)定位过程中的定位精度受多种因素影响,作为众多影响因素中的一种,基阵阵型的设计对于超短基线定位系统的定位精度影响尤为严重。针对基阵阵型在超短基线定位中的作用,本文开展了基于基阵阵型设计的数据融合改进方法,该改进方法将各基本阵列构型的初步定位结果进行融合并将融合结果作为最终定位结果。将本文提出改进方法应用于超短基线系统定位中,并通过误差的平均值与标准差对试验结果进行比对,试验结果表明:相比于其他阵型的系统,本文改进USBL系统的定位精度更高,体现了本文方法的优越性。 展开更多

关键词 超短基线定位系统 信噪比 俯仰角 经验参数 五元十字阵

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超短基线定位和流速剖面在圣杯屿沉船水下考古中的应用

12

作者 黄泽鹏 冉德禄 阮永好 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第14期116-124,共9页

介绍了超短基线定位系统和声学多普勒流速剖面仪的工作原理和应用场景。根据漳州圣杯屿沉船水下考古工作需求,综合使用2种设备开展实时数据采集和分析,得到了高精度的水下绝对位置信息,以及精确的流速向等潮汐水文观测数据,从而提高了... 介绍了超短基线定位系统和声学多普勒流速剖面仪的工作原理和应用场景。根据漳州圣杯屿沉船水下考古工作需求,综合使用2种设备开展实时数据采集和分析,得到了高精度的水下绝对位置信息,以及精确的流速向等潮汐水文观测数据,从而提高了遗址定位精度,建立起对整个遗址海流剖面的实时监控,创新性地研发出一套水下考古实时定位监测系统,保障了水下考古作业安全,为沉船考古发掘工作提供技术支撑。对于工作中存在的定位跳点等问题,通过改进超短基线系统的抗干扰设计,增强了其在环境中的稳定性和可靠性。 展开更多

关键词 超短基线定位系统 声学多普勒流速剖面 水下考古 圣杯屿沉船

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基于倒置声学基阵的INSUSBL组合导航算法研究 被引量：5

13

作者 徐博 郝芮 +1 位作者 王超 张勋 《海洋技术学报》 2017年第5期46-54,共9页

文中关注水下潜航器导航定位时,电磁波传播途径中能量衰减、惯导系统长航时积累误差以及提高水下潜航器定位精度等问题。基于倒置的超短基线声学基阵,分析声波往返传播时间(RTT)、平面波近似方法和USBL导航解算方法及其坐标转换过程,结... 文中关注水下潜航器导航定位时,电磁波传播途径中能量衰减、惯导系统长航时积累误差以及提高水下潜航器定位精度等问题。基于倒置的超短基线声学基阵,分析声波往返传播时间(RTT)、平面波近似方法和USBL导航解算方法及其坐标转换过程,结合INS误差方程,建立INS/USBL松组合模型。为进一步提高系统精度、动态性能和抗干扰性,考察USBL的原始斜距、斜距差以及声学基阵的空间分布信息,提出基于USBL原始输出信息的INS/USBL紧耦合组合导航方法。通过MATLAB仿真对导航算法进行验证,结果表明两种算法能充分抑制纯惯导误差随时间积累问题,且有效地估计出姿态、速度和位置误差角;其中紧耦合方法状态估计误差最小,导航参数精度相对松组合提高30%以上,对于提高水下载体导航定位精度、海洋探测具有重大意义。 展开更多

关键词 组合导航算法 惯性导航系统 超短基线定位系统 紧组合技术

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基于SINS/USBL/DG的水下动态重力测量 被引量：1

14

作者 熊志明 杨柏楠 +2 位作者 曹聚亮 蔡劭琨 于瑞航 《海洋测绘》 CSCD 北大核心 2023年第1期15-18,23,共5页

水下重力信息在深水油气勘探和潜航器辅助导航中发挥着重要作用。多普勒测速仪(DVL)由于工作范围受限无法时刻输出有效的数据,若作为水下传感器用于重力测量会影响数据处理的可靠性和准确性。针对这一难题,提出了一种基于捷联式惯性导... 水下重力信息在深水油气勘探和潜航器辅助导航中发挥着重要作用。多普勒测速仪(DVL)由于工作范围受限无法时刻输出有效的数据,若作为水下传感器用于重力测量会影响数据处理的可靠性和准确性。针对这一难题,提出了一种基于捷联式惯性导航系统(SINS)/超短基线定位系统(USBL)/深度计(DG)组合导航的水下动态重力测量方法。该方法无需利用外部高精度的速度观测就能实现动态重力测量,摆脱了水下动态重力测量对DVL的依赖,在某海域进行了水下动态重力测量试验以验证新方法的有效性。试验结果证明,重复线内符合精度可以达到1 mGal的水平。 展开更多

关键词 水下动态重力测量 多普勒测速仪 捷联式惯性导航系统 超短基线定位系统 深度计

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超短基线定位系统误差分析与仿真 被引量：5

15

作者 刘百峰 罗坤 《舰船电子工程》 2020年第5期57-59,84,共4页

论文对超短基线定位系统作了误差分析及精度仿真,讨论了测量误差和信噪比之间的关系。并在分析、仿真的基础上提出了提高定位精度的几点改进措施。

关键词 超短基线定位系统 时延测量

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基于垂直约束的深海拖曳系统USBL/DVL组合导航算法 被引量：5

16

作者 王振杰 刘慧敏 +2 位作者 杨慧良 贺凯飞 单瑞 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期670-676,共7页

为提高深海水下拖曳系统的定位精度,分析了深海拖曳系统压力传感器与超短基线定位系统(USBL)以及多普勒计程仪的耦合原理,给出了基于垂直约束下的USBL定位的基本原理及拖曳体直线运动状态下的开窗平滑算法。采用非线性的无迹卡尔曼滤波... 为提高深海水下拖曳系统的定位精度,分析了深海拖曳系统压力传感器与超短基线定位系统(USBL)以及多普勒计程仪的耦合原理,给出了基于垂直约束下的USBL定位的基本原理及拖曳体直线运动状态下的开窗平滑算法。采用非线性的无迹卡尔曼滤波模型对超短基线定位、多普勒测速、深度、斜距、姿态及角速率信息进行融合。针对声学数据常见的粗差观测,结合自适应抗差滤波算法,提出基于垂直约束的自适应抗差卡尔曼滤波算法。最后仿真和实测实验证明在5000 m水深条件下,在航行方向上位置精度较传统滤波算法提高了近2 m。基于垂直约束自适应抗差无迹卡尔曼滤波算法可充分利用高精度观测信息,提高深海拖曳系统的定位精度和容错性。 展开更多

关键词 垂直约束 超短基线定位系统 无迹卡尔曼滤波 多普勒计程仪 自适应抗差滤波

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基于因子图优化的紧耦合INS/USBL/DVL导航方案

17

作者 秦洪懋 王希 +2 位作者 王广才 胡满江 秦晓辉 《战术导弹技术》 北大核心 2023年第4期37-47,68,共12页

针对水下环境复杂,传感器异常值较多,传统卡尔曼滤波定位方法难以实现精确定位的问题,提出一种基于因子图优化(FGO)的紧耦合INS/USBL/DVL方案和核心融合算法。采用FGO方法构建紧耦合INS/USBL/DVL因子图模型,加入粗差检测函数调整各因子... 针对水下环境复杂,传感器异常值较多,传统卡尔曼滤波定位方法难以实现精确定位的问题,提出一种基于因子图优化(FGO)的紧耦合INS/USBL/DVL方案和核心融合算法。采用FGO方法构建紧耦合INS/USBL/DVL因子图模型,加入粗差检测函数调整各因子的权重,从而提高水下传感器信息利用率,改善了水下导航精度及可靠性,并通过仿真及湖泊试验证实了该方案的合理性。结果表明,所提出方法相比于KF-LC、KF-TC和FGO-LC方法,水平位置精度分别提高了29.2%、6.6%和13.2%,且在出现异常传感器信息时有较为平顺的导航误差表现。 展开更多

关键词 超短基线导航系统 多普勒测速仪 紧耦合策略 图优化 鲁棒性 水下导航 信息融合

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组合定位系统 被引量：4

18

作者 向大威 许伟杰 景永刚 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期189-194,共6页

组合定位系统由GPS(Global Position System)、航向姿态传感器以及超短基线定位系统所组成.常规的超短基线阵采用相位法进行定位.为了避免相位模糊,阵元间距必须小于半个波长,因此定位精度不会很高.组合定位系统中的超短基线阵采用时延... 组合定位系统由GPS(Global Position System)、航向姿态传感器以及超短基线定位系统所组成.常规的超短基线阵采用相位法进行定位.为了避免相位模糊,阵元间距必须小于半个波长,因此定位精度不会很高.组合定位系统中的超短基线阵采用时延法进行定位,阵元间距可以取得远比半波长大.定位时,组合定位系统在海面飘浮,一个向上发射的声波发射器与海水中的被定位目标安装在一起.声波发射器发射宽带信号且被阵元所接收.采用最大似然估计,以得到发射信号与阵元接收信号之间的时延.大的阵元间距、宽的信号带宽以及精确的时延估计,能使定位精度有很大的提高.超短基线阵具有4个阵元.由4个时延可以得到4个斜距.再利用最小二乘法和坐标变换就可求得目标的经度、纬度以及深度.本文还给出了定位误差仿真、时延估计仿真以及湖试的结果. 展开更多

关键词 GPS 超短基线定位系统 最小二乘法 宽带信号 最大似然时延估计

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利用数据融合改进超短基线系统定位精度 被引量：3

19

作者 黄健 严胜刚 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2018年第7期1-4,共4页

超短基线定位系统是一种常用的水下声学定位设备,其定位精度有限,且基阵阵型的设计对目标的定位精度存在影响。本文提出了一种利用数据融合改进超短基线系统定位精度的方法。系统仅经过一次测量,通过各基本阵列构型对目标进行初步定位,... 超短基线定位系统是一种常用的水下声学定位设备,其定位精度有限,且基阵阵型的设计对目标的定位精度存在影响。本文提出了一种利用数据融合改进超短基线系统定位精度的方法。系统仅经过一次测量,通过各基本阵列构型对目标进行初步定位,再将定位结果进行有效的数据融合,得到最终的结果。仿真试验表明,本文提出的方法可以有效地提高低信噪比情况下超短基线定位系统的可靠性和定位精度。 展开更多

关键词 数据融合 超短基线定位系统 平面五元十字阵

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航道整治铺排测量定位技术 被引量：2

20

作者 陈存扩 《水运工程》 北大核心 2016年第11期13-17,24,共6页

针对目前检测深水软体排沉排手段不足的情况,提出一种检测铺排效果的新技术。采用多波束测深系统的水深格网与侧扫声呐生成的声图文件相结合的方式,镶嵌得出排体沉排位置后使用超短基线测量系统对确定的排体坐标进行验证。该技术在长江... 针对目前检测深水软体排沉排手段不足的情况,提出一种检测铺排效果的新技术。采用多波束测深系统的水深格网与侧扫声呐生成的声图文件相结合的方式,镶嵌得出排体沉排位置后使用超短基线测量系统对确定的排体坐标进行验证。该技术在长江南京以下12.5 m深水航道二期工程进行推广应用,提高了工程检测效率及质量。 展开更多

关键词 软体排铺设 多波束测深系统 侧扫声呐系统 超短基线测量系统

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