水雷上浮弹道水声脉冲编码跟踪定位技术研究

根据同步水声脉冲测距定位原理,利用水下多信道GPS声纳浮标阵-雷载3D段定位技术,对上浮水雷进行跟踪定位。利用多频水声脉冲编码技术扩展水声脉冲发射周期,解决了测量周期模糊与测量数据量匮乏的问题。利用水雷状态感知和节能技术设计的雷载3D,段具有工作状态转换和长时间水声信号发射功能。利用球面交汇定位解法建立了系统跟踪定位精度仿真模型,通过仿真预测出系统同步精度、水声信号时延检测精度、GPS定位精度、水听器位置精度和声速测量精度对系统定位精度的影响,为此项技术的可行性和相关系列测控装备的研制提供了依据。     

基于矢量水听器的水下战武器二维弹道测量研究

 水下弹道测量是水下战武器试验的重要内容。本文基于矢量水听器测量水中目标航行噪声,利用矢量水听器测向原理,经过数字信号处理器对矢量信号进行分析处理,得出武器水下航行的二维弹道轨迹。介绍矢量水听器测量原理和矢量浮标阵纯方位定位原理。通过实验室消声水池测试对矢量水听器声压与振速相位差进行修正,利用湖上试验对矢量水听器的测向误差进行修正。采用DGPS水面定位与水下水声定位相结合的方法,研制了水下战武器二维弹道测量系统,介绍测量系统的3个主要组成部分及其主要功能,并在海上实际试验中验证了基于矢量水听器的水下武器弹道测量方法先进可行、实时性强、测量精度高、使用方便,可以满足实际使用要求。     

水下和海底大地坐标的精确测量

潜艇水下高精度定位，长期以来一直是水下导航定位领域的一个难题．为了解决潜艇在水下长时间航行过程中的高精度定位问题，提出了一种比较实用的解决方案．该方案构建了由DGPS定位和水声定位相结合的水下定位系统．系统采用系缆浮筏作为潜艇，利用DGPS进行水下定位的中继站，利用水声相对定位技术将：DGPS水面定位向水下延伸，使潜艇在工作潜深就可以直接获得自身的大地经纬度坐标．系统将DGPS的优良性能与超短基线在水下定位中的优势很好地结合在一起，其定位精度可以保证与DGPS水面定位精度在同一量级。     

基于时分模式的水下自主定位方法研究

为了提高水下声学定位系统的精度,提出一种基于时分模式的水下自主定位系统.该系统由1个控制中心和若干漂浮式基站组成,控制中心用于发布命令和信息处理,漂浮式基站负责采集定位信标信号和测试数据.采用完全水声的自主定位原理、TDMA与CDMA相结合的通信技术,并且利用TOA定位原理实现系统的定位.实验表明,该方法对于克服水环境对定位的影响、提高定位精度是有效的.     

水下无线传感器网络节点覆盖及其自定位

节点自定位技术是水下无线传感器网络应用的关键技术之一,较高的覆盖概率能够提高节点自定位的精度。节点定位精度受到很多因素的影响,本文通过采用感知概率模型模拟传感节点测量概率分布模型,再对覆盖概率较高的传感器节点进行定位误差迭代,最后采用遗传算法对定位误差进行优化。仿真结果表明,覆盖概率受感知半径和迭代次数影响,定位误差受信标节点密度影响,采用遗传算法的优化能够实现水下传感器节点的自定位精度。     

长基线水声对接引导系统

由我院水声工程系惠俊英、张占基、丁士圻等同志研制的《长基线水声对接引导系统》是国内第一个自行研制的近程精密水声定位导航系统。该系统由水下应答器基阵和船载系统主机两大部分组成。其基本用途是对水下或水面运动船只进行精确定位或引导。有效引导半径为100米,10米内测距精度为2厘米,定位精度不劣于13厘米,能在屏幕上给出实时船位、航迹图象和各种运动参量,能精密测深和给出水下目标首尾线方位。可与动力定位系统的控制汁算机直接接口作为声学传感器。水下应答器重量轻(11.9公斤),体积小     

水下目标定位中的声线折射修正方法

研究了提高水下目标定位精度的一种误差修正方法-声线折射修正方法.首先根据水下声线传播环境和声速变化规律建立了海水的折射率球面分层模型.然后基于Snell定理,利用射线描迹方法得到从声源到水下目标的声线传播轨迹,从而建立声线的真实传播距离和角度模型.经与声纳测量系统的测量参数比对,建立了水下目标定位中的声线折射误差修正模型.根据实测的海水声速剖面,利用折射率球面分层模型和声线折射修正模型进行了水下目标定位的数值计算.实验证实,采用声线折射修正方法可以有效地提高水下目标的定位精度.     

CORS技术在大比例尺水下地形测量中的应用

水下地形测量工作中,定位精度的高低直接影响到测深精度。传统的水上定位技术如信标差分定位、基准站-移动站差分系统定位技术应用广泛,技术成熟,但在对测深定位较高的测量工作中,均存在不足之处。该文结合工作实例,将CORS技术运用在大比例尺水下地形测量中,并与传统定位技术同步实施,针对测量过程中的稳定性、测量成果的定位精度及测深精度及进行比较,验证了当前CORS技术在水下地形测量中的优点及不足之处,借以探讨在CORS发展趋势之下,如何有效利用新技术,提高测绘工作效率。     

大深度载人潜水器之超短基线定位系统:海上试验及载人深潜应用

超短基线定位系统是实现大深度载人潜水器水下定位和跟踪,保障其水下作业安全的重要技术手段.超短基线定位系统各测量设备的分离式安装导致船载声基阵与外围辅助传感器之间不可避免的存在安装偏差,而这种偏差又会大大降低其定位性能,必须通过海上标定试验加以校正.本文以2014年蛟龙号超短基线定位系统南海海上标定试验为例,详细探讨了海上标定试验的技术方法,并利用2014～2015年蛟龙号试验性应用航次第一航段10个潜次的实测数据分析其定位性能.     

高精度水声定位技术的发展现状及关键问题

随着海洋开发活动的深入,海洋定位与导航的需求从水面以上转变为水上、水下的全部海洋空间.尽管全球导航卫星系统极大地推动了大地测量与导航定位领域的全新发展,但电磁波在水体中快速衰减的特性使其无法直接用于水下目标的定位与导航.声波在海水中具有良好的传播特性使得水声定位技术被广泛研究,不仅研发出了多种民用领域常用的水声定位系统,水声定位技术也成为构建海洋大地测量基准的核心技术之一.在分析总结水声定位技术方法和理论体系发展现状的基础上,对高精度水声定位技术发展的若干关键问题进行了探讨和展望.     

基于ARM的水下目标定位系统的通信模拟系统设计

水下目标定位系统被广泛应用于水下目标的定位和跟踪、水声对抗等水声领域,其系统主要由水声浮标阵、中继站和基站等构成,浮标与基站的通信通过无线网桥进行传输。为了提高该系统的通信可靠性和智能性,采用ARM板作为中继站和通信服务器,以一台电脑作为基站的显控机,一台电脑模拟浮标,设计了一种水下目标定位系统通信模拟系统,其中ARM板搭载LINUX嵌入式系统。该模拟系统可以实现基站和浮标之间的中继通信,完成从基站显控端发送各种命令和参数到ARM板,ARM板进行中继转发给浮标,浮标收到命令后进行响应,并回传相关数据至基站显控端的功能。     

水下航行器组合导航定位系统设计研究

为解决航行器编队水下航行时的导航定位问题,针对主航行器设计了单体导航定位系统,对于编队中的从航行器,应用水声定位及通信传输模块进行绝对定位,以此完成整体编队导航定位,并给出了整体设计思想和软件流程.通过实验数据对导航精度进行分析,比较了简易DR算法和卡尔曼滤波算法,论证了方案的可行性、可靠性和导航的精确性.     

USBL定位精度简易测量方法

阐述了USBL水下定位系统的组成、系统定位原理、安装及方位校正,指出USBL水下定位系统能够为海洋开发和海洋工程建设提供很高的水下定位精度。     

水下侦察网络中的联合沉默定位与时钟同步

针对目前的时钟同步方法无法用于水下侦察网络中的沉默节点,借鉴GPS的伪距定位和授时原理,提出了一种适用于水下环境的联合沉默定位与时钟同步方法,研究了基于MAC层时间戳和时分复用的水下时延测量方法与优化系统性能的锚节点水面布设方式。理论分析和仿真验证表明,联合沉默定位与时针同步方法可以获得和伪距测量误差相当的定位与时钟同步精度,且能够容忍水下信道声线弯曲、声速起伏等因素引起的测距误差。     

一种基于Logistic映射的水声混沌信号测距方法

在浅海水声定位系统中,针对传统声呐信号持续时间长、效率低、正交性差的问题,提出了一种抗噪声、快速、窄带的水声混沌信号。通过推导Logistic混沌序列的混沌性和相关特性;并据此将具有混沌特性的相位信息对混沌序列进行调制。理论表明调制后的水声混沌信号具有正的Lyapunov指数、理想的相关性和窄带性。水域数据分析显示,水声混沌信号依旧表现出混沌性和窄带性;并且与同水域实验的m序列相比,定位精度提高了5 cm左右,信号时长缩短了73 ms,为海洋中动态目标的快速定位提供了参考。     

一种基于GPS实现水下定位的有效方法

针对水下目标的定位需求,在探讨GPS定位原理和水下超声定位原理基础上,提出了一种基于GPS实现水下定位的实现方法。给出了该方法的工作原理和具体工作过程。通过分析和计算GPS定位误差、水下定位误差,得到了这种定位方法的总体误差。分析和计算结果表明基于GPS实现水下定位的设想可能具有一定的实用价值。     

水下安保声栅栏设备总体结构设计与应用

结合水下反恐需求并确保指定海域的水下安全,介绍了一种用于水下安保的声栅栏设备,该设备为圆柱体外形结构,采用锚系的方式锚定在海底。通过组网的工作布置方式形成水下声栅栏警戒系统,主要用于探测水下、水面威胁小目标,对其进行跟踪识别并实时告警。现已成功应用于某大型体育赛事水上项目的水下安保系统,其海上无故障连续工作充分验证了其良好的工作可靠性。     

利用水平多波束形成实现海底目标定位的方法

通常来讲,利用水平多波束形成只能得到目标的水平方位和距离信息,无法确定目标的深度．根据水下机器人导航定位功能可以获得不同时刻水下机器人的精确位置及姿态角,文中利用空间几何关系将这些信息结合水平多波束形成技术,可以实现海底目标的定位,获得海底目标的深度信息,并给出仿真结果,证明方法可行．