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超短基线声学定位系统的校准技术研究 被引量：24
1
作者 唐秋华 吴永亭 +2 位作者 丁继胜 杨龙 刘焱雄 《声学技术》 CSCD 北大核心 2006年第4期281-287,共7页
超短基线声学定位系统的应用开发和技术研究在现代海洋科学调查中起着重要作用。在安装超短基线定位系统进行水下声学定位测量过程中,很难保证换能器中心与测量船重心之间三坐标轴完全重合,即存在系统偏差,这些是导致超短基线系统定位... 超短基线声学定位系统的应用开发和技术研究在现代海洋科学调查中起着重要作用。在安装超短基线定位系统进行水下声学定位测量过程中,很难保证换能器中心与测量船重心之间三坐标轴完全重合,即存在系统偏差,这些是导致超短基线系统定位误差的一个重要原因,必须对其进行校准。将GPS与水下声学定位系统有效结合起来,应用空间测距交会的方法确定水下应答器坐标位置,通过不同坐标系之间的转换关系,精确求出换能器与测量船之间的系统偏差,完成声学定位系统的安装校准。现场实例表明,该校准方法简单、快捷、有效。 展开更多
关键词 声学定位系统 超短基线 校准改正
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基于超短基线水声定位的USV/UUV协同导航方法 被引量：13
2
作者 胡常青 文龙贻彬 +1 位作者 张亚婷 杨义勇 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期327-333,共7页
针对无人水下航行器(UUV)与无人水面艇(USV)协同作业时水下导航性能受惯导设备(INS)影响较大的问题,提出了一种基于超短基线水声定位(USBL)的USV/UUV协同导航方法。首先,以USV 上的高精度INS 和GNSS组合后的导航结果作为基准,利用USBL ... 针对无人水下航行器(UUV)与无人水面艇(USV)协同作业时水下导航性能受惯导设备(INS)影响较大的问题,提出了一种基于超短基线水声定位(USBL)的USV/UUV协同导航方法。首先,以USV 上的高精度INS 和GNSS组合后的导航结果作为基准,利用USBL 测量得到的USV和UUV相对位置和姿态,再结合UUV的INS误差方程,建立了INS/GNSS/USBL/INS 滤波的状态方程和观测方程,实现了多源导航信息的融合,有效提升了UUV水下导航精度。其次,针对USV 和UUV航行过程中USBL因存在信号盲区带来的两者无法通信、定位导致协同导航不稳定的问题,采用基于视线法的PID控制方法实时改变USV的航向和航速,保证了USV、UUV航行过程中两者始终处于水声信号有效的通信、定位距离和角度范围内。仿真和海上实验结果表明,UUV在与USV协同导航后的位置误差小于10 m;USV和UUV 航行过程中,相对距离和角度保持在设定的USBL有效通信定位距离和角度范围内,距离误差小于15 m,角度变化小于1°,提出的方法可以使USV和UUV同导航更稳定、连续。 展开更多
关键词 无人水面艇 无人水下航行器 超短基线 协同导航
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超短基线定位的海上应用及精度评估 被引量：12
3
作者 周红伟 张国堙 +1 位作者 蔡巍 张恺 《海洋学研究》 CSCD 北大核心 2016年第3期76-79,共4页
超短基线定位系统可以为水下调查设备提供精确的定位信息,是当今海洋探测工作必不可少的装备。超短基线定位系统的定位结果包含了多种来源的误差影响,对超短基线定位数据进行有效的处理是保证水下精确定位的前提。本文通过对超短基线基... 超短基线定位系统可以为水下调查设备提供精确的定位信息,是当今海洋探测工作必不可少的装备。超短基线定位系统的定位结果包含了多种来源的误差影响,对超短基线定位数据进行有效的处理是保证水下精确定位的前提。本文通过对超短基线基阵进行校准,并对其定位精度进行精度评估,对海上应用采集到的数据进行处理分析,对原始数据中出现的跳点进行剔除、滤波处理,得到较可靠的水下定位结果。 展开更多
关键词 超短基线 水下定位 精度评估 跳点
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基于卡尔曼滤波的INS/USBL水下导航系统模型研究 被引量：8
4
作者 李守军 陶春辉 包更生 《海洋技术》 2008年第3期47-50,共4页
简述惯性导航技术(INS)和超短基线定位技术(USBL),并分析了各自的优缺点。为了满足深海作业对导航定位高精度、高数据更新率的技术需求,提出基于卡尔曼滤波技术(Kalman Filter)实现INS和USBL的融合集成,研究了系统模型,进行了水下定位试... 简述惯性导航技术(INS)和超短基线定位技术(USBL),并分析了各自的优缺点。为了满足深海作业对导航定位高精度、高数据更新率的技术需求,提出基于卡尔曼滤波技术(Kalman Filter)实现INS和USBL的融合集成,研究了系统模型,进行了水下定位试验,给出了误差分析结果,证明了模型的可靠性。 展开更多
关键词 卡尔曼滤波 惯性导航 超短基线 航位推算
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一种四元超短基线阵实现高精度定位 被引量：8
5
作者 郑恩明 陈新华 +1 位作者 孙长瑜 余华兵 《应用声学》 CSCD 北大核心 2013年第1期15-22,共8页
由于超短基线自身尺寸较小,随着作用距离增加,其定位误差增大。对此,本文在阵元数较小的情况下,通过优化阵型形成间距不等的四元阵来提高系统定位精度。该阵型既减少了已有八元阵的冗余阵元,也不需要发射端发送跳频信号。本文给出了新... 由于超短基线自身尺寸较小,随着作用距离增加,其定位误差增大。对此,本文在阵元数较小的情况下,通过优化阵型形成间距不等的四元阵来提高系统定位精度。该阵型既减少了已有八元阵的冗余阵元,也不需要发射端发送跳频信号。本文给出了新阵型的相位补偿公式以及所适用频带的理论分析。理论分析和数值仿真表明:本文所述新阵型与已有的八元阵定位精度相当。可为改善超短基线定位精度提供一些参考。 展开更多
关键词 超短基线 四元阵 定位精度
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超短基线多信标约束的深海动态定位方法探讨 被引量：3
6
作者 阳凡林 辛明真 +3 位作者 刘经南 罗宇 刘金朋 吴妞妞 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1876-1883,共8页
深海长航时高精度定位是水下测量载体开展海洋测量的前提,超短基线系统是将声学基阵集成到一个换能器中,通过对声学信标的测距测向实现定位,体现出极大的灵活性与便利性。为进一步提升超短基线系统的定位精度和可靠性,在超短基线多信标... 深海长航时高精度定位是水下测量载体开展海洋测量的前提,超短基线系统是将声学基阵集成到一个换能器中,通过对声学信标的测距测向实现定位,体现出极大的灵活性与便利性。为进一步提升超短基线系统的定位精度和可靠性,在超短基线多信标同步定位技术得到长足发展的背景下,提出了超短基线多信标约束定位方法的概念,并根据多信标约束模式(测距约束、测距测向约束)、信标基阵构建模式(固定基线、动态基线)等不同情况进行了探讨。超短基线多信标约束的深海动态定位实验表明,在超短基线单信标定位精度为深度的2‰的情况下,多信标固定基线测距测向约束定位精度可提升至深度的1‰,入射角度、基线长度以及动态基线测距精度等是影响多信标约束定位的重要因素。超短基线多信标约束的多种定位模式体现出切实的可行性和良好的适应性,在深海定位技术发展中拥有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 超短基线 多信标约束定位 水下声学定位 深海动态定位 动态基线
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基于长基线和超短基线联合的拖曳目标定位技术 被引量：7
7
作者 吴静波 程淑萍 赵鹏铎 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第1期156-161,共6页
[目的]为了精确获取水下运动拖曳目标的位置,同时方便试验过程中的基线部署,[方法]将长基线和超短基线水声定位技术结合,通过超短基线定位基阵获取拖曳目标的粗略位置;以此作为长基线定位的先验数据,将甲板单元换能器和超短基线定位基... [目的]为了精确获取水下运动拖曳目标的位置,同时方便试验过程中的基线部署,[方法]将长基线和超短基线水声定位技术结合,通过超短基线定位基阵获取拖曳目标的粗略位置;以此作为长基线定位的先验数据,将甲板单元换能器和超短基线定位基阵作为长基线的阵元,结合超短基线定位先验数据,通过长基线定位技术获取更高精度的目标位置。[结果]湖上定位精度测试结果表明,当仅采用超短基线方法时,目标定位的均方根(RMS)误差为6.8 m;采用长基线和超短基线联合的定位方法时,RMS误差值为2.5 m,提高了水下拖曳目标的定位精度。海上试验表明,该系统在满足精度要求的同时也便于开展海上试验。[结论]该技术融合了甲板单元的测距信息和超短基线的定位结果来进行长基线联合定位,能够对水下拖曳目标实施高精度定位,为特定需求的海上试验或作业提供技术支撑。 展开更多
关键词 长基线 超短基线 联合定位 拖曳目标
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单信标水声定位技术研究现状及应用展望 被引量：5
8
作者 于燕婷 许江宁 +1 位作者 林恩凡 吴苗 《导航定位学报》 CSCD 2022年第2期13-20,共8页
针对未来水下载体长航时、远距离和高精度的定位需求,分析了传统长基线和超短基线等传统水声定位技术应用特点,指出了单信标水声定位技术在全球海域定位中的应用优势。详细介绍了基于虚拟长基线与位置跟踪两大类单信标水声定位方法及其... 针对未来水下载体长航时、远距离和高精度的定位需求,分析了传统长基线和超短基线等传统水声定位技术应用特点,指出了单信标水声定位技术在全球海域定位中的应用优势。详细介绍了基于虚拟长基线与位置跟踪两大类单信标水声定位方法及其研究进展,概括分析当前单信标水声定位技术现状,并结合水下定位、导航及授时体系建设需求,对单信标水声定位技术应用前景进行展望。 展开更多
关键词 单信标 水声定位 超短基线 长基线 虚拟长基线 位置跟踪
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一种四元非典型阵水下超短基线声定位方法 被引量：7
9
作者 何轲 张效民 +1 位作者 韩鹏 赵延安 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2008年第2期13-17,共5页
针对水下目标探测与定位的实际需求,从超短基线阵被动声定位的基本理论出发,提出了一种可行的四元非典型阵定位模型。采用广义互相关时延估计算法,设计完成了一套基于DSP的被动声定位硬件系统,验证了算法的正确性。该硬件系统的定位误... 针对水下目标探测与定位的实际需求,从超短基线阵被动声定位的基本理论出发,提出了一种可行的四元非典型阵定位模型。采用广义互相关时延估计算法,设计完成了一套基于DSP的被动声定位硬件系统,验证了算法的正确性。该硬件系统的定位误差小于1°。 展开更多
关键词 超短基线 非典型阵 被动定位
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超短基线(USBL)在OBN定位中的应用
10
作者 张安宝 韦立光 《石化技术》 CAS 2024年第3期220-222,共3页
OBN由于其独立采集的特点,正成为在深水OBS海洋地震采集的主流方法。,OBN点位定位精度是决定地震资料好坏的主要因素之一,本文主要介绍新型声学定位系统超短基线(USBL)工作原理,工作过程,以及在OBN作业中的使用方法和应用效果。
关键词 OBN 超短基线 信标 二次定位
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利用室外旋转天线法估计导航卫星接收机天线相位中心偏差 被引量：6
11
作者 张润涛 马德强 《全球定位系统》 CSCD 2016年第4期17-21,共5页
导航卫星接收机的天线相位中心偏差是GNSS测量应用中必须考虑的一项误差。本文研究了在室外条件下利用旋转天线法测量和估计导航卫星接收机的天线相位中心偏差的理论和方法,并给出具体的操作步骤和相应的参数估计方法。算例采用位于西... 导航卫星接收机的天线相位中心偏差是GNSS测量应用中必须考虑的一项误差。本文研究了在室外条件下利用旋转天线法测量和估计导航卫星接收机的天线相位中心偏差的理论和方法,并给出具体的操作步骤和相应的参数估计方法。算例采用位于西安某科研单位楼顶两台GPS/BDS双模卫星导航接收机组成超短基线,通过实测数据分别解算得到实验所用的接收机天线的BDS B1频率和GPS L1频率天线相位中心偏差的参考值,并进行精度分析,证明此方法是一种在实际应用中精度较高且操作性强的方法。 展开更多
关键词 GNSS接收机 GPS/BDS 天线相位中心 超短基线 旋转天线法
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一种超短基线阵定位算法应用分析
12
作者 袁春姗 高磊 +1 位作者 唐济远 吕志华 《舰船电子对抗》 2024年第2期57-60,共4页
分析了一种多元阵超短基线阵水声定位几何算法,对多元阵声学定位算法与传统正交四元阵算法做分析对比,并与常见阵型的定位精度作比较。仿真结果表明,在阵元条件等一致的情况下,五元均匀圆阵精度最高,复杂度也最大,四元三维正交阵、四元... 分析了一种多元阵超短基线阵水声定位几何算法,对多元阵声学定位算法与传统正交四元阵算法做分析对比,并与常见阵型的定位精度作比较。仿真结果表明,在阵元条件等一致的情况下,五元均匀圆阵精度最高,复杂度也最大,四元三维正交阵、四元平面正交阵,精度依次降低,复杂度也依次降低。对超短基线定位系统优化阵型、提高超短基线定位精度有借鉴意义。 展开更多
关键词 超短基线 多元阵 时延估计 定位精度
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基于波束形成的均匀方阵虚拟基元定位方法 被引量：6
13
作者 梁涛 杨波 +1 位作者 朱敏 潘锋 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期266-274,共9页
针对传统四基元超短基线定位(USBL)系统接收信号受噪声干扰严重,定位结果可能存在相位模糊,且可靠性低的问题,提出了一种基于平面阵列波束形成的虚拟基元定位方法,将均匀方阵对称分割为4个子阵,通过子阵波束形成分别投影成虚拟基元,构... 针对传统四基元超短基线定位(USBL)系统接收信号受噪声干扰严重,定位结果可能存在相位模糊,且可靠性低的问题,提出了一种基于平面阵列波束形成的虚拟基元定位方法,将均匀方阵对称分割为4个子阵,通过子阵波束形成分别投影成虚拟基元,构成四基元十字阵;之后进行四基元十字阵波达方向(DOA)估计计算来波方向;得到的结果和之前结果偏差较大舍弃,否则作为下一ping数据到来的参考基准方向,形成反馈环路,提高定位准确度。算法整体复杂度明显小于传统的特征分解定位算法。仿真实验显示,定位性能明显好于传统四基于定位算法。使用海试数据对算法进行了可行性分析,结果表明算法能够通过增加接收信号的信噪比有效地提高定位算法的精度。 展开更多
关键词 超短基线 波束形成 虚拟基元 波达方向
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深水潜堤施工的水下定位与检测技术探讨 被引量：5
14
作者 石峰 《中国港湾建设》 2015年第12期62-65,共4页
以长江口12.5 m航道整治的潜堤施工为研究对象,采用超短基线实时测量、水下三维声纳实时跟踪、侧扫声纳工后检测等测量技术手段,阐述了深水区铺排、砂袋抛放、抛石施工定位及检测的作业工艺。通过分析为深水区的潜堤施工提供了准确、便... 以长江口12.5 m航道整治的潜堤施工为研究对象,采用超短基线实时测量、水下三维声纳实时跟踪、侧扫声纳工后检测等测量技术手段,阐述了深水区铺排、砂袋抛放、抛石施工定位及检测的作业工艺。通过分析为深水区的潜堤施工提供了准确、便捷的测量手段,对同类作业有一定的指导意义。 展开更多
关键词 深水潜堤 水下定位 超短基线 三维声纳 检测
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高精度超短基线GAPS在水下定位中的应用 被引量：5
15
作者 韩德忠 隋海琛 +1 位作者 赵阳 张兆富 《港工技术》 2009年第B07期40-43,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 高精度 超短基线 水下定位 GAPS
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超短基线水声定位的波束入射角迭代修正方法
16
作者 高兴国 卫进进 +3 位作者 辛明真 常增亮 吴超逸 曲萌 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期168-176,共9页
海水介质的不均匀性导致声波传播过程会产生折射效应,采用平面声基阵的超短基线系统在测量过程中会受到该现象的影响,从而使测量结果产生较大的误差,通常采用声线跟踪的方法利用实测声速剖面进行声线修正。准确的波束入射角是确保声线... 海水介质的不均匀性导致声波传播过程会产生折射效应,采用平面声基阵的超短基线系统在测量过程中会受到该现象的影响,从而使测量结果产生较大的误差,通常采用声线跟踪的方法利用实测声速剖面进行声线修正。准确的波束入射角是确保声线跟踪精度的前提,超短基线系统是利用声学相位差推算得到近似波束入射角,而利用近似波束入射角进行声线跟踪会造成一定的精度损失。针对上述问题,本文提出了一种超短基线水声定位的波束入射角迭代修正方法,基于常梯度声线跟踪构建起了波束入射角与传播时间的迭代计算关系,采用埃特金加速法实现了波束入射角的非线性方程快速解算。通过仿真实验证明本文提出方法能够实现波束入射角与目标位置的准确计算,有效消除了折射效应对超短基线水下定位的影响。 展开更多
关键词 超短基线 常梯度声线跟踪 波束入射角 声速剖面 埃特金加速法
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基于超短基线的侧扫声呐水下目标定位技术 被引量：4
17
作者 杨立文 焦永强 徐健 《中国港湾建设》 2017年第3期6-9,共4页
侧扫声呐测量技术是探测、搜寻水下目标的最有效的手段之一,在许多海洋工程、海事保障项目中都用到侧扫声呐测量技术。然而,因其拖曳式的测量工艺特点,无法对所探测到的水下目标进行精确的测量定位。实际作业时,往往需要通过采用多方向... 侧扫声呐测量技术是探测、搜寻水下目标的最有效的手段之一,在许多海洋工程、海事保障项目中都用到侧扫声呐测量技术。然而,因其拖曳式的测量工艺特点,无法对所探测到的水下目标进行精确的测量定位。实际作业时,往往需要通过采用多方向探测并辅以其它手段来确定水下目标的准确位置,降低了水下目标的探测效率。文中提出采用侧扫声呐与超短基线相结合的方式进行水下目标的探测方法,不但能够有效提高水下目标的测量定位精度,而且可以大大提高侧扫作业效率、降低作业成本,实用性强。 展开更多
关键词 侧扫声呐 超短基线 目标 定位 测量
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宽带高阶子空间超短基线水下声学定位
18
作者 杨磊 黄俊达 姜龙玉 《信号处理》 CSCD 北大核心 2023年第10期1866-1878,共13页
超短基线作为一种常用的水声定位技术,具有基阵尺寸小,易于布置等优势,但存在因阵列孔径过小而定位精度欠佳等问题。对此,本文提出了一种基于宽带高阶子空间的超短基线水下声源定位方法,将水下源定位问题转换成高阶波达角的估计问题,在... 超短基线作为一种常用的水声定位技术,具有基阵尺寸小,易于布置等优势,但存在因阵列孔径过小而定位精度欠佳等问题。对此,本文提出了一种基于宽带高阶子空间的超短基线水下声源定位方法,将水下源定位问题转换成高阶波达角的估计问题,在降低阵列孔径对定位精度影响的同时,提高了定位方法的可扩展性。该方法主要分为三个步骤:1)根据超短基线阵列构建阵列宽带信号接收模型;2)利用高阶累积量子空间方法虚拟扩展阵元数,提高阵列孔径,以此来提高目标在超短基线三维阵列结构下的方位角和俯仰角估计精度;3)根据发射信号波和接收信号波之间的时间关系,融合匹配滤波算法估计水下源斜距。在此基础上,本文针对水下目标动态姿态调整引起的定位失真问题,引入了自适应卡尔曼滤波模型来弱化噪声干扰,提出了一种基于自适应卡尔曼滤波的宽带高阶子空间动态目标定位方法。实验表明,本文提出的方法对水下声源定位具有更好的分辨率、对噪声具有更好的鲁棒性;与现主流的基于时延差、相位差的超短基线水下源定位方法相比,具有更好的定位精度。且在动态目标定位场景中,本文提出的方法平滑度更好,更加贴合于理论值,这也体现了本文动态定位方法对水下源轨迹跟踪具有更好的准确性。 展开更多
关键词 水声定位技术 超短基线 高阶子空间技术 自适应卡尔曼滤波
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超短基线定位系统在深水工程勘察中的应用 被引量：3
19
作者 肖家耀 《价值工程》 2022年第15期82-84,共3页
深拖和AUV调查是深水工程勘察主要作业方式,精确确定深拖拖体、AUV在水下的位置对深海工程勘察作业至关重要。目前水下定位多采用声学导航定位,其中超短基线定位系统因其结构简单、操作便利、测距精度高、成本低等诸多优势而广泛应用于... 深拖和AUV调查是深水工程勘察主要作业方式,精确确定深拖拖体、AUV在水下的位置对深海工程勘察作业至关重要。目前水下定位多采用声学导航定位,其中超短基线定位系统因其结构简单、操作便利、测距精度高、成本低等诸多优势而广泛应用于深水工程勘察作业中。文章介绍了超短基线水下导航定位原理与系统组成,分析了超短基线定位影响因素及提升定位精度的方法。结合实例,阐述了超短基线在深拖与AUV深水工程勘察作业中的应用。 展开更多
关键词 深水工程勘察 水下定位 超短基线 定位精度
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基于最大相关熵的水下应答器位置标定方法
20
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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