用于声线跟踪定位的自适应分层方法 被引量：23

1

作者 张居成 郑翠娥 孙大军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1497-1501,共5页

对于高精度水声定位系统,声线跟踪技术已成为克服声线弯曲影响提高定位性能的必要手段,而广泛采用的等层厚分层法存在着定位精度与计算量的矛盾.针对该问题提出了一种自适应分层方法,通过引入等效声速剖面思想进行分层截断误差控制,实... 对于高精度水声定位系统,声线跟踪技术已成为克服声线弯曲影响提高定位性能的必要手段,而广泛采用的等层厚分层法存在着定位精度与计算量的矛盾.针对该问题提出了一种自适应分层方法,通过引入等效声速剖面思想进行分层截断误差控制,实现任意声速剖面在指定精度下最少层数非等间距划分的自适应搜索,并对其性能进行了分析讨论.试验数据分析表明:对5 000 m水深的目标在同样精度条件下该方法比常规分层方法计算量节省了70%,有效地解决了定位精度与计算量的矛盾,具有良好的工程应用价值. 展开更多

关键词 声线跟踪 自适分层 非等间距分层 超短基线定位 水声定位系统

下载PDF 职称材料

一种基于超短基线的高精度多目标水声定位技术研究 被引量：11

2

作者 郑翠娥 孙大军 张殿伦 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2007年第2期12-16,共5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。信号设计是多目标水声定位系统的关键。与常规的跳频序列相比,COSTAS阵列具有良好的相关特性。文中对COSTAS跳频信号进行了分析,仿真结果表明,由它构建的跳频... 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。信号设计是多目标水声定位系统的关键。与常规的跳频序列相比,COSTAS阵列具有良好的相关特性。文中对COSTAS跳频信号进行了分析,仿真结果表明,由它构建的跳频信号有着较好的多目标信号抑制能力,并且可以找到合乎系统要求的多目标信号编码组。试验结果也证明了采用这种基于COSTAS阵列的跳频工作方式较为适合水下多目标声学定位。 展开更多

关键词 多目标水声定位 COSTAS阵列 超短基线

下载PDF 职称材料

超短基线定位系统在深拖探测中的应用 被引量：12

3

作者 单瑞 董凌宇 +3 位作者 杜凯 于得水 李阳 梅赛 《海洋地质前沿》 CSCD 2019年第9期29-35,共7页

作为水下探测设备的载体,深拖系统可长时间大范围的进行海洋调查,其水下位置的准确与否,将直接关系到探测资料的可用度。该文从深拖水下导航定位的关键技术问题出发,总结了适用于深拖系统的水下定位方法,重点介绍了具备高稳定度、高精... 作为水下探测设备的载体,深拖系统可长时间大范围的进行海洋调查,其水下位置的准确与否,将直接关系到探测资料的可用度。该文从深拖水下导航定位的关键技术问题出发,总结了适用于深拖系统的水下定位方法,重点介绍了具备高稳定度、高精度等诸多优点的超短基线声学定位系统。结合实例,阐述了超短基线定位工作原理、误差分析及数据处理方法,在拖曳系统匀速直线运动状态下,基于抗差自适应卡尔曼滤波算法对超短基线定位数据进行了处理,滤除了定位数据中的跳点,得到了较平滑且与原始数据相吻合的滤波数据。 展开更多

关键词 深拖系统 水下定位 超短基线 卡尔曼滤波

下载PDF 职称材料

超短基线声学定位系统安装误差精确校准 被引量：10

4

作者 郑翠娥 孙大军 +1 位作者 张殿伦 李想 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期894-898,共5页

超短基线由于其小尺寸和使用方便而被广泛应用于海洋开发中.超短基线在安装时无法保证其声学换能器基阵的方位系统与载体的方位系统完全重合,从而引入了系统的安装误差.对高精度定位而言,该误差是不容忽略的.利用锚于水底的声学应答器... 超短基线由于其小尺寸和使用方便而被广泛应用于海洋开发中.超短基线在安装时无法保证其声学换能器基阵的方位系统与载体的方位系统完全重合,从而引入了系统的安装误差.对高精度定位而言,该误差是不容忽略的.利用锚于水底的声学应答器地理位置不随洋流及测量载体的变化而变化的特点,借助外接的高精度GPS和姿态传感器的信息用最小二乘的方法对其安装误差进行校准.理论分析和试验结果证明,该方法有效地解决了安装误差问题,海试结果表明经过安装误差校准后系统的定位精度可达到斜距的5‰,满足系统要求. 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

下载PDF 职称材料

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

5

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

下载PDF 职称材料

一种深海拖曳系统稳健可靠的组合定位方法 被引量：2

6

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

下载PDF 职称材料

水下便携式应答定位系统设计与实现

7

作者 董伟佳 李广胜 《电声技术》 2023年第4期27-33,37,共8页

针对蛙人执行任务时水下便携高精度定位需求,设计一种小型便携式基于应答原理的水下超短基线定位系统。首先设计并分析应答式定位系统构架、工作原理以及定位原理;其次提出应答式定位系统硬件设计方案;再次,重点对应答定位系统的便携定... 针对蛙人执行任务时水下便携高精度定位需求,设计一种小型便携式基于应答原理的水下超短基线定位系统。首先设计并分析应答式定位系统构架、工作原理以及定位原理;其次提出应答式定位系统硬件设计方案;再次,重点对应答定位系统的便携定位端和应答器软件进行详细描述;最后通过水池试验对水下便携式应答定位系统的有效性和稳定性进行测试。试验结果表明,该应答式定位系统具备水声应答定位功能,可为水下蛙人提供高精度应答定位测量手段。 展开更多

关键词 超短基线定位 应答式定位系统 便携端 应答器

下载PDF 职称材料

超短基线软体排深水水下定位检测系统设计思路 被引量：1

8

作者 冯海暴 徐加峰 +3 位作者 周良玉 冯好娣 刘国辉 韩帅 《水运工程》 北大核心 2014年第6期126-130,共5页

结合长江南京以下12.5 m深水航道一期工程,根据深水、大流速工况,提出了超短基线软体排深水水下定位系统的设计思路,经过系统开发、测试完成了设计,通过应用实现了软体排在深水条件下铺设定位的可视化,实时调整铺排船作业时的工作状态,... 结合长江南京以下12.5 m深水航道一期工程,根据深水、大流速工况,提出了超短基线软体排深水水下定位系统的设计思路,经过系统开发、测试完成了设计,通过应用实现了软体排在深水条件下铺设定位的可视化,实时调整铺排船作业时的工作状态,确保排体铺设准确。 展开更多

关键词 软体排 超短基线软件 水下定位 系统

下载PDF 职称材料

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

9

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

基于不变误差定义的INS/USBL紧组合导航算法 被引量：3

10

作者 郭瑜 徐博 +1 位作者 余志强 田鑫雨 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期750-759,共10页

针对现有惯性导航系统/超短基线定位系统(INS/USBL)组合导航算法误差定义不准确,引发空间不一致性及导航精度下降的问题,提出了一种基于不变误差定义的INS/USBL紧组合导航算法。首先,引入李群理论及左不变/右不变误差定义下的误差状态方... 针对现有惯性导航系统/超短基线定位系统(INS/USBL)组合导航算法误差定义不准确,引发空间不一致性及导航精度下降的问题,提出了一种基于不变误差定义的INS/USBL紧组合导航算法。首先,引入李群理论及左不变/右不变误差定义下的误差状态方程,保证了误差状态的空间一致性。然后,从噪声无偏性分析的角度阐述了松组合的缺陷。最后,利用超短基线测量的方位角及斜距信息,根据两种误差定义推导相应的紧组合量测方程。半实物仿真结果表明:相比于现有的INS/USBL松组合导航算法,所提出的基于右不变误差定义的紧组合导航算法有着更高的定位精度,2000 s后东向和北向定位精度分别提高14.65%和30.26%,天向定位精度提高73.91%;不变误差定义使得组合导航算法对初始对准精度的需求降低,即使初始姿态误差较大也能够对导航误差进行准确估计。 展开更多

关键词 惯性导航 超短基线声学定位系统 组合导航 李群

下载PDF 职称材料

利用数据融合改进超短基线系统定位精度 被引量：3

11

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

下载PDF 职称材料

基于SINS/USBL/DG的水下动态重力测量 被引量：1

12

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

下载PDF 职称材料

基于因子图优化的紧耦合INS/USBL/DVL导航方案 被引量：1

13

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

原文传递

基于二次多项式拟合的超短基线声线修正方法 被引量：1

14

作者 罗宇 程梦迪 +2 位作者 李倩倩 宋熙昭 施剑 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期42-47,共6页

超短基线定位解算中的距离观测值是指换能器与水下应答器之间的直线距离,而海水声速的不均匀分布导致声波在海水中的实际传播路径为连续弯曲的曲线,需要结合实测声速剖面进行声线修正。根据声速在分层介质中的传播特性,本文提出了一种... 超短基线定位解算中的距离观测值是指换能器与水下应答器之间的直线距离,而海水声速的不均匀分布导致声波在海水中的实际传播路径为连续弯曲的曲线,需要结合实测声速剖面进行声线修正。根据声速在分层介质中的传播特性,本文提出了一种基于二次多项式拟合的声线跟踪算法,采用线性插值方法对声速剖面数据进行合理加密并按等深度进行分层,设定每层声速梯度是不断变化的,用二次多项式拟合声速,基于运动学原理建立了完整的数学解算模型。仿真结果表明,该方法修正后的水下目标分布具有明显的收敛性,且优于等梯度声线跟踪算法和等效声速剖面法,显著提高了超短基线水声定位系统的定位精度。 展开更多

关键词 超短基线水声定位系统 声线弯曲误差 声线跟踪算法 二次多项式拟合

下载PDF 职称材料

顾及声速误差的USBL/SINS紧组合导航算法研究 被引量：1

15

作者 刘慧敏 王振杰 +1 位作者 陆凯 单瑞 《海洋测绘》 CSCD 北大核心 2021年第3期14-18,共5页

采用水下超短基线定位系统和捷联惯导系统组合对水下潜器进行导航时,未知的声速误差会严重影响组合导航的精度。顾及超短基线定位系统的噪声水平、阵列上接收单元的误差特性以及和捷联惯导系统在导航性能的互补性,基于平面波近似原理,... 采用水下超短基线定位系统和捷联惯导系统组合对水下潜器进行导航时,未知的声速误差会严重影响组合导航的精度。顾及超短基线定位系统的噪声水平、阵列上接收单元的误差特性以及和捷联惯导系统在导航性能的互补性,基于平面波近似原理,建立了SINS/USBL紧组合系统的状态方程和量测方程,并对未改正的声速误差在线估计,提出一种超短基线定位系统和捷联惯导系统紧组合算法。新算法可以将非高斯的未知声速误差进行建模后进行估计,有效提高了捷联惯导系统的误差估计性能。仿真实验结果表明,新算法能有效估计未知声速误差,滤波收敛后的精度明显优于松组合方案,具有很强的实用性。 展开更多

关键词 超短基线定位系统 捷联惯导系统 平面波近似 紧组合 声速误差

下载PDF 职称材料

基于SCOUT+超短基线定位系统的海上失事飞机黑匣子探测方法

16

作者 路青青 郭金运 秦建 《全球定位系统》 CSCD 2021年第4期40-44,共5页

失事飞机黑匣子是空难见证者,一旦落入海中需要快速准确打捞.利用Sonardyne公司生产的SCOUT+超短基线定位系统(USBL)中水深测位仪(pinger)模式,进行黑匣子模拟器的快速搜寻打捞.在20 m水深海洋环境中,对黑匣子模拟器进行搜寻定位,平面... 失事飞机黑匣子是空难见证者,一旦落入海中需要快速准确打捞.利用Sonardyne公司生产的SCOUT+超短基线定位系统(USBL)中水深测位仪(pinger)模式,进行黑匣子模拟器的快速搜寻打捞.在20 m水深海洋环境中,对黑匣子模拟器进行搜寻定位,平面位置定位精度达到6.35 m,角度交会定位精度达到2.78°.剔除仪器安装固定误差后,角度精度达到0.40°.由此结果表明:SCOUT+超短基线的黑匣子搜寻探测精度达到预计要求,能够达到实际需求. 展开更多

关键词 SCOUT+超短基线定位系统(USBL) 定位系统 黑匣子 角度交会定位

下载PDF 职称材料

超短基线系统定位精度改进方法研究

17

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

下载PDF 职称材料

USBL安装偏差联合模型构建与校准方法 被引量：2

18

作者 刘慧敏 陆凯 +3 位作者 单瑞 杨源 李勇勇 杜凯 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期157-164,共8页

超短基线声学定位系统(USBL)使用前必须要进行严格的角度安装偏差校准。通过研究安装偏差校准的数学模型和数值算法,提出一种USBL安装偏差联合模型构建与校准方法。首先结合克罗尼克积给出高斯-马尔科夫数学模型假设下的校准信标位置和... 超短基线声学定位系统(USBL)使用前必须要进行严格的角度安装偏差校准。通过研究安装偏差校准的数学模型和数值算法,提出一种USBL安装偏差联合模型构建与校准方法。首先结合克罗尼克积给出高斯-马尔科夫数学模型假设下的校准信标位置和姿态旋转矩阵参数估计联合解,然后基于姿态旋转矩阵的联合解和条件协因数矩阵解其固定解。同时联合模型还可以对换能器水平距离安装偏差、声速误差进行增广,提高了模型的适用性。南海实测试验结果表明,所提方法可以充分利用USBL方向信息和测距信息对校准信标和其他参数进行估计,相比传统两步法,所提方法求解的信标水平定位偏差由0.69 m减小至0.60 m,水平距离安装偏差由0.26 m减小至0.04 m,角度安装偏差由0.29°减小至0.25°。 展开更多

关键词 超短基线声学定位系统 安装偏差校准 水平距离安装偏差 声速误差

下载PDF 职称材料

基于STM32F4的超短基线定位系统设计 被引量：1

19

作者 刘瑞杰 王瑛 王铁流 《国外电子测量技术》 北大核心 2021年第5期158-162,共5页

超短基线定位技术在水下勘探领域具有很高的实用价值。介绍了一种以STM32F4处理器为核心控制器的超短基线定位系统,该系统采用4个收发一体的水声换能器组成正方形的探测声基阵,通过硬件电路将基阵收到的四路正弦波信号调理转换为方波信... 超短基线定位技术在水下勘探领域具有很高的实用价值。介绍了一种以STM32F4处理器为核心控制器的超短基线定位系统,该系统采用4个收发一体的水声换能器组成正方形的探测声基阵,通过硬件电路将基阵收到的四路正弦波信号调理转换为方波信号,然后利用STM32F4的定时器捕获各路信号间的时间差,最后对时间差数据进行处理从而完成定位解算。实验数据表明,经过硬件滤波与软件处理,该系统能够保持较高的精度和稳定性,同时具备低成本的优势,可应用于浅海及湖泊中水下目标的定位与测量。 展开更多

关键词 超短基线 STM32F4 信号调理 定时器捕获 定位系统

下载PDF 职称材料