海洋重力测量中厄特弗斯改正的优化计算

厄特弗斯效应改正值的精度是影响海洋重力测量精度的最主要因素。为了提高其改正精度,提出采用航迹线拟合、合理的航向角和航速计算以及厄特弗斯改正值滤波,并通过理论分析和实例计算证明了该方法的有效性。     

基于 MODWT航行数据滤波方法变换的海洋重力观测

厄特弗斯效应是动态海洋重力测量的主要误差来源，厄特弗斯改正精度与航速和航向角精度密切相关。本文从最大重叠离散小波变换系数的分布特性入手，利用改进的定量化 Lipschitz 条件来确定观测曲线的正则性，提出了一种海洋重力观测中含噪航行数据的滤波方法，该方法在抑制噪声干扰的同时能够很好地保留测量信号的局部特征。本文提供了两组海洋重力测量中航速和航向角数据的处理结果，充分验证了本文方法的可靠性与有效性。     

ZL11-1A型重力仪厄特弗斯改正方法讨论

在对国产ZL11-1A型海洋重力仪采集的实测数据进行预处理的过程中,分别采用实测航向、航速数据和航迹拟合后重算的航向、航速数据两组数据计算厄特弗斯改正值,比较两组数据的计算结果,发现由航迹拟合后重算的航向、航速数据计算的结果效果更好,同时对实测航向、航速进行适当滤波后,再按照经典公式计算厄特弗斯改正值也可得到相当的效果,由此为相关技术人员进行ZL11-1A型海洋重力仪数据预处理工作提供一些依据。     

海洋重力测量粗差判断及精度提高方法

介绍了海洋重力测量粗差产生的几种来源，分析了精度改善的依据。列举了厄特弗斯改正法、交叉耦合效应法和S型海洋重力仪改正数判断法等精度改善和粗差判断方法，为有效解决重力资料处理中的实际问题提供了依据。     

利用相关分析法对S型海洋重力仪数据进行分析与改正

在理想情况下,海洋重力仪的测量数据经厄特弗斯校正和交叉耦合改正后应不受载体运动状态的影响,即与仪器的运动状态没有任何的相关性。但实际测量结果表明,当海况较差时,载体的运动状态对S型海洋重力仪的测量数据有着较为明显的影响。通过对实测重力数据和仪器运动状态的相关分析,指出仪器原来交叉耦合改正的不足,并且利用线性回归进一步对重力数据进行了改正。     

导航型GPS在海上地球物理勘探中的应用──卫导数据随机噪声处理

分析了导航型GPS在海上地球物理勘探应用中存在的问题，着重研究了卡尔曼滤波对号航数据中航向和航速的处理；提出两种滤波模型，对模拟的导航数据和真实航行数据进行计算，并将结果用于重力测量数据的Eotvos改正，对出现的问题进行了讨论。文章提出适当的处理方法，使导航型GPS适应海上地球物理勘探的要求，提高了导航精度和满足测量了精度。     

海洋重力测量中厄特沃什效应的合理改正

在海洋重力测量中,厄特沃什(Eoetvoes)改正误差一直是影响测量精度的主要误差源。对测量过程的分析可以发现,原始采集的重力值实际上是经过低通滤波后一段时间内的平均重力变化,而一般的Eoetvoes改正方法计算所得的只是某一时刻的改正值,这种差异导致了重力数据精度的下降。针对这种情况,提出了合理的滤波Eoetvoes改正方法,使改正值和重力值达到了完全对应。最后以L＆R的S型海洋重力仪的测量数据为例,具体地说明了这种新方法的改正效果。     

导航型GPS在海上地球物理勘探中的应用：卫导数据随机噪声处理

分析了导航型ＧＰＳ在海上地球物理勘探应用中存在的问题，着重研究了卡尔滤波对导航数据中航向和航速的处理；提出两种滤波模型，对模型的导航数据和地具实航行数据进行计算，并将结果用于重力测量数据的Ｅｏｔｖｏｓ改正，对出现的问题进行了讨论。     

基于GPS的水下导航算法误差仿真研究

首先介绍了水下导航算法,采用GPS和水下参量测算相结合的方案,即当运行器在水下运行时,利用电子罗盘测量运行器的相对航向,水流传感器测算运行器的相对速度大小,利用学习阶段计算出海水流速,在水下运行器潜行时进行船位推算导航,用GPS精准的定位信号进行导航误差的校正。此算法精度的高低很大程度上取决于用来进行水下参量测算的传感器和用来方位校准的GPS。文中从各个传感器的误差着手,通过模拟仿真详细分析了电子罗盘、水流传感器和GPS的误差对导航精度的影响,对工程应用具有实际的指导意义。     

重力辅助匹配惯性导航系统研究

常规的航位推算方法无法满足水下潜器长时间工作的导航要求,惯导设备的定位误差随时间积累,重力异常数据和重力梯度数据进行匹配辅助导航可以连续的对惯性导航系统积累误差进行校正。 文章介绍了利用重力辅助惯导的思想和原理,对重力辅助惯性导航进行了讨论,建立包含重力异常/ 重力梯度数据的 Kalman 滤波算法,并采用改进的 ICCP 算法对重力异常匹配导航进行了模拟试算,结果表明在现有的技术条件下,重力辅助匹配导航能够胜任水下航行的工作任务,保证长航时的水下定位精度。     

Underwater Navigation Based on Real-Time Simultaneous Sound Speed Profile Correction

Precise sound speed profile (SSP) information is critical when using sonar for underwater terrain navigation. Nevertheless, acquiring SSP information in real-time is difficult, especially in underwater navigation environment. To account for this problem, this paper presents an underwater navigation method that applies real-time SSP correction to the terrain measurements. The method uses a probe to measure the surface sound speed simultaneously. Meanwhile, redundancy of topographic measurement data is exploited to derive the equivalent SSP information. The acquired equivalent SSP is updated continuously with particle filter algorithm. The terrain measurements can be corrected in real-time with the equivalent SSP to improve the performance of underwater terrain navigation. By removing the impact of inaccurate SSP from the terrain measurements, the proposed method can achieve precise and robust underwater navigation result without using an underway-profiling instrument. Simulated results confirm the good performance of the proposed method.     

超短基线定位原理及校正方法研究

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...     

基于倒置声学基阵的INSUSBL组合导航算法研究

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。     

基于传真天气图的海面风实时预报实现方法

准确的海面风速预报是舰艇航行安全和防台工作的重要保证。目前在舰艇上估测海面风速方法主要是利用传真天气图手工绘算单站地转风,并对理论风速值进行适当摩擦系数订正。这种方法的估测精度比较差,很难满足舰艇指挥人员在复杂天气中的预报需求。为了深入探讨海面风估算方法,给出了传真地面天气图上地转风、梯度风的近似计算公式,介绍了用传真图实时计算地转风与梯度风的实现方法,提出了通过建立风速订正值库由风速理论值实时估测平均海面风速的一种新方法,并深入探讨了梯度风测风方法在强天气测风中的应用特点和优势。经实际应用和分析表明,计算精度得到很大提高,有一定应用和推广价值。     

一种基于超短基线定位的便携式AUV回坞导航方法

自主水下机器人(AUV)对接技术是目前水下机器人的研究热点,精确可靠的AUV的回坞导航是实现对接的关键技术。对于追求轻便的便携式AUV的对接系统,考虑到便携式AUV的搭载能力有限又需要足够的定位精度用于对接,提出了一种基于超短基线(USBL)定位的回坞导航方法,该方法让AUV只需装载电子罗盘和水声应答器就能完成精确的回坞定位。根据导航方法的特点,设计了一种改进的扩展卡尔曼滤波算法,其优点是能在处理滞后的USBL数据的同时动态估算海流、更新状态方程以消除海流造成的定位误差。通过湖试和大量仿真实验,验证了定位算法在海流影响下的定位性能。     

Further eötvös correction error reduction through the utilization of baseline radio navigation systems

The current accuracy of sea‐going and airborne gravity measurements is not bounded by the precision of the gravimeter but by the precision with which external parameters such as vehicle velocity (speed), azimuthal heading, and geographic position can be determined. Uncertainties in these parameters are summed up in the Eötvös correction in the reduction of the measured data. This work investigates the suitability of baseline navigation systems, in particular Loran‐C and Omega, to further reduce the uncertainty of the Eötvös correction. Emphasis is placed on the velocity measurement error. A new algorithm is developed which derives velocity based upon the change in hyperbolic (or circular) grid readings, as opposed to the standard change in geographic position technique. A comparative analysis shows the new algorithm to be as precise as the currently used conventional calculation. Further, this simplified technique is accompanied with a 20‐fold reduction in computational complexity. Application of the results presented in this paper to the Loran‐C and Omega systems shows a velocity determination capability of 0.1 knot over a six minute integration time, and 0.05 knot for a 15 minute integration time for Loran‐C. The minimum error attainable in Omega is 0.1 knot when determined over a 17 minute measurement time. Further precision can be gleaned by applying the calculated error as a correction to subsequent velocity calculations.     

Research for enhancing the precision of asymmetrical SBL system for any vessels

The SBL system (Short Baseline System) is usually utilized by offshore working vessels when performing its underwater orientation task so as to facilitate the exploitation of abundant benthal resources, therefore, the precise distance between the vessel and underwater targets for SBL system's estimation module are highly emphasized. However, hydrological data cited in the SBL system's estimation module is not real-time information and is difficult to accurately measure, which causes the calculation errors. Studies with regard to symmetrical SBL system are carried out by most of the researchers these days, yet research in this text shows the advantage to the asymmetrical SBL system's sensor on the vessel's bottom to be installed at discretion to measure and calculate the position. In addition to the locus equation used in the traditional position calculation, Haussiam Elimination, Cramer's rule, 3D geometry relation theory as well as substitution corrections applied to this asymmetrical SBL system to educe the correction for relative geometrical position between the underwater beacon and the sensor on the ship bottom. Through numeric simulation analysis, this SBL system is proved to be a high precision acoustic positioning system based on its quick correction and high precision position calculated by the asymmetrical SBL system established in this study.