浮标型长基线定位算法与软件实现
发布时间：2021-09-28 16:32
长基线定位系统因其良好的定位性能广泛用于目标定位、结构安装、损伤检测等水下高精度作业。水下目标定位方面,长基线定位系统的主要工作是对目标进行实时、准确的位置跟踪,因此主要研究的问题是进行高精度的解算。实际工程中作为整套系统的最终处理节点,上位机软件需要完成基本的定位解算,并对多途效应、距离模糊、声速误差等问题进行处理。因此本文针对用于水下运动目标定位的浮标型长基线定位系统,以工程项目为背景,从软件处理角度研究其定位方法、修正技术以及上位机显控软件的设计与实现。本文讨论了基于几何原理的长基线定位方法,具体包括基于固定阵元数求解的经典球面定位和双曲面定位,以及充分利用冗余阵元观测值进行优化估计的线性最小二乘法和高斯牛顿迭代法。并对定位过程中存在的测时误差、阵元位置误差和声速误差对定位精度的影响进行了仿真。在上述影响因素中重点讨论了声速误差修正,通过比较目前典型的声速修正方法的修正性能,改进了基于声线跟踪的声速修正方法。在此基础上,系统设计采用浮标型长基线定位系统以简化基阵位置校准过程,并通过同步定位方式获取有效地声传播时延信息。其次针对测时定位方法中的多途效应和距离模糊现象,在硬件实现抗多...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LBL系统示意图
图 1.1 LBL 系统示意图短基线的基线长度通常为几米到几十米，按照特定的几何形状安装于船底或船舷（图1.2），通过测量各阵元接收到目标信号的时延差，由基线与时延差的关系获取目标水平位置和目标到阵元的斜距之间的三角函数关系，来计算目标的当前位置。对于安装在船体的短基线，测得的目标位置是相对于船载基阵坐标系的，因此该方法对阵型安装精度有着严格的要求；且受到水流和自身航行的影响，船身会发生横摇和纵摇使得基阵姿态不固定，影响声线与船载基阵坐标的关系。因此需要进行大量的基阵校准工作并采用姿态传感器等外围设备进行校正。
图 1.1 LBL 系统示意图短基线的基线长度通常为几米到几十米，按照特定的几何形状安装于船底或船舷（图1.2），通过测量各阵元接收到目标信号的时延差，由基线与时延差的关系获取目标水平位置和目标到阵元的斜距之间的三角函数关系，来计算目标的当前位置。对于安装在船体的短基线，测得的目标位置是相对于船载基阵坐标系的，因此该方法对阵型安装精度有着严格的要求；且受到水流和自身航行的影响，船身会发生横摇和纵摇使得基阵姿态不固定，影响声线与船载基阵坐标的关系。因此需要进行大量的基阵校准工作并采用姿态传感器等外围设备进行校正。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高帧率水声同步定位解距离模糊方法研究[J]. 王燕,李晴,付进,梁国龙. 哈尔滨工程大学学报. 2016(06)
[2]长基线定位系统在海洋油气开发中的应用[J]. 狄冰,高辉,徐亚国. 北京石油化工学院学报. 2015(04)
[3]水下声学定位中声速改正方法的比较[J]. 聂志喜,王振杰,李圣雪. 海洋通报. 2015(04)
[4]长基线声学定位系统发展现状及其应用[J]. 宁津生,吴永亭,孙大军. 海洋测绘. 2014(01)
[5]LabWindows/CVI环境下调用Excel文档的实现方法[J]. 王晓岗,吴得光. 甘肃科学学报. 2013(02)
[6]深海高技术发展现状及趋势[J]. 高艳波,李慧青,柴玉萍,麻常雷. 海洋技术. 2010(03)
[7]多线程技术在虚拟仪器软件开发中的应用[J]. 成凤敏,苏小光. 中国测试技术. 2008(02)
[8]同步水声跟踪定位系统软件抗距离模糊技术研究[J]. 梁国龙,杨春,陈晓忠,王燕. 应用声学. 2005(05)
[9]长基线水下目标定位新技术研究[J]. 江南,黄建国,李姗. 仪器仪表学报. 2004(S2)
[10]水下目标跟踪系统中的抗多途专家系统[J]. 赵羽,梁国龙,陈晓忠,杨春. 应用声学. 2004(04)
博士论文
[1]深水长基线定位导航技术研究[D]. 张居成.哈尔滨工程大学 2014
[2]LBL精密定位理论方法研究及软件系统研制[D]. 吴永亭.武汉大学 2013
[3]导航定位通信一体化系统总体技术研究[D]. 张光普.哈尔滨工程大学 2008
[4]长基线定位信号处理若干关键技术研究[D]. 付进.哈尔滨工程大学 2007
[5]长基线水声跟踪系统抗多途及抗距离模糊研究[D]. 陈晓忠.哈尔滨工程大学 2005
硕士论文
[1]长基线高精度定位方法研究与实现[D]. 李翔宇.哈尔滨工程大学 2017
[2]AUV长基线定位算法研究[D]. 李晶.河北师范大学 2016
[3]浮标基长基线定位系统显控软件设计[D]. 杨瑜婷.哈尔滨工程大学 2016
[4]长基线水下定位导航系统显控软件的设计与实现[D]. 那丽丽.哈尔滨工程大学 2012
[5]某水下目标跟踪系统显控软件的设计与实现[D]. 夏秋洪.哈尔滨工程大学 2009
[6]水声高精度定位的后置处理技术[D]. 梁民赞.哈尔滨工程大学 2008
[7]长基线水下导航定位技术研究[D]. 刘俊.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3412271
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LBL系统示意图
图 1.1 LBL 系统示意图短基线的基线长度通常为几米到几十米，按照特定的几何形状安装于船底或船舷（图1.2），通过测量各阵元接收到目标信号的时延差，由基线与时延差的关系获取目标水平位置和目标到阵元的斜距之间的三角函数关系，来计算目标的当前位置。对于安装在船体的短基线，测得的目标位置是相对于船载基阵坐标系的，因此该方法对阵型安装精度有着严格的要求；且受到水流和自身航行的影响，船身会发生横摇和纵摇使得基阵姿态不固定，影响声线与船载基阵坐标的关系。因此需要进行大量的基阵校准工作并采用姿态传感器等外围设备进行校正。
图 1.1 LBL 系统示意图短基线的基线长度通常为几米到几十米，按照特定的几何形状安装于船底或船舷（图1.2），通过测量各阵元接收到目标信号的时延差，由基线与时延差的关系获取目标水平位置和目标到阵元的斜距之间的三角函数关系，来计算目标的当前位置。对于安装在船体的短基线，测得的目标位置是相对于船载基阵坐标系的，因此该方法对阵型安装精度有着严格的要求；且受到水流和自身航行的影响，船身会发生横摇和纵摇使得基阵姿态不固定，影响声线与船载基阵坐标的关系。因此需要进行大量的基阵校准工作并采用姿态传感器等外围设备进行校正。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高帧率水声同步定位解距离模糊方法研究[J]. 王燕,李晴,付进,梁国龙. 哈尔滨工程大学学报. 2016(06)
[2]长基线定位系统在海洋油气开发中的应用[J]. 狄冰,高辉,徐亚国. 北京石油化工学院学报. 2015(04)
[3]水下声学定位中声速改正方法的比较[J]. 聂志喜,王振杰,李圣雪. 海洋通报. 2015(04)
[4]长基线声学定位系统发展现状及其应用[J]. 宁津生,吴永亭,孙大军. 海洋测绘. 2014(01)
[5]LabWindows/CVI环境下调用Excel文档的实现方法[J]. 王晓岗,吴得光. 甘肃科学学报. 2013(02)
[6]深海高技术发展现状及趋势[J]. 高艳波,李慧青,柴玉萍,麻常雷. 海洋技术. 2010(03)
[7]多线程技术在虚拟仪器软件开发中的应用[J]. 成凤敏,苏小光. 中国测试技术. 2008(02)
[8]同步水声跟踪定位系统软件抗距离模糊技术研究[J]. 梁国龙,杨春,陈晓忠,王燕. 应用声学. 2005(05)
[9]长基线水下目标定位新技术研究[J]. 江南,黄建国,李姗. 仪器仪表学报. 2004(S2)
[10]水下目标跟踪系统中的抗多途专家系统[J]. 赵羽,梁国龙,陈晓忠,杨春. 应用声学. 2004(04)
博士论文
[1]深水长基线定位导航技术研究[D]. 张居成.哈尔滨工程大学 2014
[2]LBL精密定位理论方法研究及软件系统研制[D]. 吴永亭.武汉大学 2013
[3]导航定位通信一体化系统总体技术研究[D]. 张光普.哈尔滨工程大学 2008
[4]长基线定位信号处理若干关键技术研究[D]. 付进.哈尔滨工程大学 2007
[5]长基线水声跟踪系统抗多途及抗距离模糊研究[D]. 陈晓忠.哈尔滨工程大学 2005
硕士论文
[1]长基线高精度定位方法研究与实现[D]. 李翔宇.哈尔滨工程大学 2017
[2]AUV长基线定位算法研究[D]. 李晶.河北师范大学 2016
[3]浮标基长基线定位系统显控软件设计[D]. 杨瑜婷.哈尔滨工程大学 2016
[4]长基线水下定位导航系统显控软件的设计与实现[D]. 那丽丽.哈尔滨工程大学 2012
[5]某水下目标跟踪系统显控软件的设计与实现[D]. 夏秋洪.哈尔滨工程大学 2009
[6]水声高精度定位的后置处理技术[D]. 梁民赞.哈尔滨工程大学 2008
[7]长基线水下导航定位技术研究[D]. 刘俊.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3412271
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3412271.html
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