發(fā)布時間：2021-08-04 08:13

　　為在深海較大區(qū)域?qū)崿F(xiàn)海上無源目標的可靠水聲定位,測量設(shè)計中需對預(yù)選布站幾何條件下的精度和覆蓋特性進行有效估計。針對這一問題,提出一種適用于多基站時差交會水聲定位體制的精度分布特性仿真分析方法。以北太平洋中部海區(qū)的環(huán)境條件構(gòu)設(shè)仿真場景,采用BELLHOP高斯束射線模型計算聲場,應(yīng)用Monte-Carlo方法迭加主要隨機誤差并傳遞到定位結(jié)果,通過網(wǎng)格化和大子樣計算分別得出4基站、5基站和6基站3類典型幾何構(gòu)型的均方根誤差（RMSE）空間分布。分析表明,在會聚區(qū)聲信道條件下利用直達波與一次海底反射波進行定位性能有明顯差異,前者精度相對較高,后者覆蓋范圍相對較大。直達波定位精度由陣中心區(qū)域向陣邊緣區(qū)域逐漸減小,而一次海底反射波定位則在陣中心數(shù)千米區(qū)域出現(xiàn)一個精度下降區(qū)。在處于頂角位置的基站失效或位于中心位置的基站偏移2種情況下, RMSE呈非對稱分布,僅在密集交會的局部區(qū)域有相對較高的精度,不能保證對全海區(qū)有效覆蓋。與以往的研究相比,提出的方法滿足深海條件下布站幾何對精度分布和覆蓋特性影響的評估與分析需求,可為測量系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用提供參考。 

【文章來源】：水下無人系統(tǒng)學(xué)報. 2020,28(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

僅由子基陣定位情況下的覆蓋特性及RMSE分布Fig.8CoveragecharacteristicandRMSEdistributioninthecaseoflocalizationonlybysub-array

性的報道揭示了深海條件下雙曲線交會呈現(xiàn)出與收-發(fā)條件和聲傳播相關(guān)的變異性[12],但對于測量海區(qū)全區(qū)域精度分布特性與布站幾何的相關(guān)關(guān)系問題尚未開展研究。文中針對在深海數(shù)十千米范圍內(nèi)利用水下接收器到達時差定位水面聲目標的工況,通過數(shù)值仿真方法分析得出直達波與一次海底反射波的覆蓋特性與精度分布特性,初步建立了對深海聲信道條件下的時差定位性能與布站幾何關(guān)系的認識,提出的方法和得到的結(jié)果與以往淺海背景下的研究有較明顯的不同。1工況條件假設(shè)假設(shè)測量作業(yè)的工況條件如圖1所示。圖1定位測量工況示意圖Fig.1Schematicdiagramoflocalizationconditions1)要求對16km×16km測量海區(qū)內(nèi)隨機出現(xiàn)的、具有可識別聲信號特征的水面目標進行定位,獲取其二維位置坐標。2)以無人水面船作為測量基站,以吊放搭載的聲接收器為測量載荷,將現(xiàn)場獲取的到達目標聲信號以及測量基站、海洋環(huán)境等測量信息實時傳輸至地面站進行快速求解,實現(xiàn)對隨機水面目標的實時定位。其中,測量元素為目標聲信號的到達時差(由接收聲信號估計到達時間,每2個基站可形成一組到達時差);無人水面船位置信息由衛(wèi)星導(dǎo)航定位設(shè)備提供,接收器與船體的相

2020年4月水下無人系統(tǒng)學(xué)報第28卷146JournalofUnmannedUnderseaSystemswww.yljszz.cn(d)~(f)為對應(yīng)的RMSE分布。中心基站的位置變化對于相對高精度定位區(qū)域的分布影響明顯,總體趨勢是在基站相對密集的區(qū)域趨于壓縮,在基站相對稀疏的區(qū)域趨于擴展,且與參與交會解算的基站數(shù)量密切相關(guān)。除基站密集交會的區(qū)域外,大部分頂角區(qū)域和基陣包絡(luò)區(qū)域普遍精度較差。圖63類單個基站失效情況下的覆蓋特性及RMSE分布Fig.6CoveragecharacteristicandRMSEdistributionof3typicalobservationgeometrieswithoneinvalidbasestation圖7中心基站偏移情況下的覆蓋特性及RMSE分布Fig.7CoveragecharacteristicandRMSEdistributionundercentralbasestationshiftingcondition

【參考文獻】：
期刊論文
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