近年來,聲學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)在海洋科學(xué)研究、海洋導(dǎo)航等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,尤其是水下潛航器方面的應(yīng)用。水下信標(biāo)是聲學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成部分,是決定聲學(xué)導(dǎo)航定位系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素,因此研究水下信標(biāo)的定位問題具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。目前針對(duì)水下信標(biāo)定位工作主要通過測量船利用絕對(duì)測陣或相對(duì)測陣技術(shù)在海面進(jìn)行定位工作,采用此種方法在定位的過程中極可能會(huì)暴露水下信標(biāo)的位置,為了保證定位工作的隱蔽性,本文提出了基于AUV的水下信標(biāo)定位方法,主要研究內(nèi)容如下:1.進(jìn)行基于AUV的水下信標(biāo)定位系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),通過對(duì)本課題的需求分析研究基于AUV的水下信標(biāo)定位具體過程,確定水下信標(biāo)定位方案,然后通過查閱資料確定本課題所用設(shè)備的技術(shù)指標(biāo),最后對(duì)水下信標(biāo)定位算法進(jìn)行理論分析,并結(jié)合水下信標(biāo)定位過程確定誤差來源。2.設(shè)計(jì)面向信標(biāo)定位的AUV海面航路,首先基于圓交匯模型分析各參數(shù)測量誤差和AUV機(jī)動(dòng)對(duì)水下信標(biāo)定位誤差的影響。主要在考慮測距誤差的情況下設(shè)計(jì)用于單信標(biāo)定位的三個(gè)測量點(diǎn)組成的測量陣的陣型以及單測量點(diǎn)到相應(yīng)待測水下信標(biāo)的距離,并確定每個(gè)數(shù)據(jù)錄取點(diǎn)處測量個(gè)數(shù)的數(shù)值大小。最后基于單信標(biāo)定位的相關(guān)研究,確定用于水下... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

水下慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-12-表2-2水下導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)數(shù)值定位精度無輔助2分鐘6m無輔助5分鐘40m純慣導(dǎo)模式1nmiles/hGPS輔助1-5m差分GPS輔助0.01-1mRTK差分GPS輔助2－5cmLBL輔助5m(信標(biāo)陣內(nèi))DVL輔助0.2%航程尺寸180×180×160mm重量4.7kg配電要求24VDC功耗<17W工作環(huán)境要求角速度范圍±300o/s加速度范圍±10g運(yùn)動(dòng)姿態(tài)無限制工作溫度-10oC-+50oC存貯溫度-40oC－+80oC可靠性6,000h2.4.3深度計(jì)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是通過測量加速度計(jì)的數(shù)值大小，并通過積分運(yùn)算解算得到AUV的速度和位置信息的，隨著時(shí)間的增長，會(huì)產(chǎn)生逐漸累積的位置誤差。當(dāng)AUV在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)，純慣導(dǎo)提供的深度信息不穩(wěn)定，深度信息可以由原理簡單、穩(wěn)定性強(qiáng)、目前研究比較成熟的深度計(jì)提供。本課題中所采用的深度計(jì)器件為如圖2-5所示的瑞士KELLER公司的壓力變送器PA-33X。圖2-5壓力變送器PA-33X

牧斕頰摺?A-33X相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如表2-3所示。表2-3深度計(jì)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)數(shù)值量程0-500bar精度±0.01%FS(量程)2.4.4水聲設(shè)備相關(guān)技術(shù)參數(shù)AUV在數(shù)據(jù)錄取點(diǎn)處需要獲取的數(shù)據(jù)除慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供的AUV位置數(shù)據(jù)外，還有AUV到待測水下信標(biāo)之間的距離。電磁波通信、光通信以及量子通信都具有有限的水下通信距離，而聲波在水下的信號(hào)衰減較小，傳輸距離遠(yuǎn)，可以從幾百米延伸至幾十千米。本課題中用于水下距離測量的設(shè)備為中國科學(xué)聲學(xué)研究所東海研究所的水下聲學(xué)應(yīng)答釋放器和測距儀。本課題所用的水下聲學(xué)應(yīng)答釋放器如圖2-6所示，應(yīng)答器與聲學(xué)釋放器的結(jié)合體，兼有信標(biāo)功能、測距功能、測深功能和姿態(tài)測量功能，廣泛應(yīng)用于水下定位系統(tǒng)、海底打撈、潛艇定位與導(dǎo)航、海洋環(huán)境監(jiān)測、海上石油勘探。水下聲學(xué)釋放器即本課題中的待測水下信標(biāo)，能夠與測距儀結(jié)合實(shí)現(xiàn)測距功能。圖2-6水下聲學(xué)應(yīng)答釋放器水下聲學(xué)應(yīng)答釋放器的技術(shù)指標(biāo)如表2-4所示，測距儀安裝在AUV上，用于向海底應(yīng)答釋放器發(fā)出水聲遙控指令并接收海底應(yīng)答釋放器的指令應(yīng)答信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與應(yīng)答釋放器之間的水聲數(shù)據(jù)傳輸和指令信息傳送；測距儀還可以發(fā)詢問聲信號(hào)并接收應(yīng)答聲脈沖，實(shí)現(xiàn)水聲測距功能。并且采用編碼技術(shù)，同時(shí)可控制多個(gè)應(yīng)答釋放器，具有串口、網(wǎng)絡(luò)、USB多種通信接口。廣泛應(yīng)用于水下定位系統(tǒng)、海底打撈、潛艇、深水潛器等定位與導(dǎo)航、海洋環(huán)境監(jiān)測、海上石油勘探。測距儀的相


本文編號(hào)：3028206