長基線定位系統(tǒng)因其良好的定位性能廣泛用于目標(biāo)定位、結(jié)構(gòu)安裝、損傷檢測等水下高精度作業(yè)。水下目標(biāo)定位方面,長基線定位系統(tǒng)的主要工作是對目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的位置跟蹤,因此主要研究的問題是進(jìn)行高精度的解算。實(shí)際工程中作為整套系統(tǒng)的最終處理節(jié)點(diǎn),上位機(jī)軟件需要完成基本的定位解算,并對多途效應(yīng)、距離模糊、聲速誤差等問題進(jìn)行處理。因此本文針對用于水下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)定位的浮標(biāo)型長基線定位系統(tǒng),以工程項(xiàng)目為背景,從軟件處理角度研究其定位方法、修正技術(shù)以及上位機(jī)顯控軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本文討論了基于幾何原理的長基線定位方法,具體包括基于固定陣元數(shù)求解的經(jīng)典球面定位和雙曲面定位,以及充分利用冗余陣元觀測值進(jìn)行優(yōu)化估計(jì)的線性最小二乘法和高斯牛頓迭代法。并對定位過程中存在的測時(shí)誤差、陣元位置誤差和聲速誤差對定位精度的影響進(jìn)行了仿真。在上述影響因素中重點(diǎn)討論了聲速誤差修正,通過比較目前典型的聲速修正方法的修正性能,改進(jìn)了基于聲線跟蹤的聲速修正方法。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用浮標(biāo)型長基線定位系統(tǒng)以簡化基陣位置校準(zhǔn)過程,并通過同步定位方式獲取有效地聲傳播時(shí)延信息。其次針對測時(shí)定位方法中的多途效應(yīng)和距離模糊現(xiàn)象,在硬件實(shí)現(xiàn)抗多... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

LBL系統(tǒng)示意圖

圖 1.1 LBL 系統(tǒng)示意圖短基線的基線長度通常為幾米到幾十米，按照特定的幾何形狀安裝于船底或船舷（圖1.2），通過測量各陣元接收到目標(biāo)信號的時(shí)延差，由基線與時(shí)延差的關(guān)系獲取目標(biāo)水平位置和目標(biāo)到陣元的斜距之間的三角函數(shù)關(guān)系，來計(jì)算目標(biāo)的當(dāng)前位置。對于安裝在船體的短基線，測得的目標(biāo)位置是相對于船載基陣坐標(biāo)系的，因此該方法對陣型安裝精度有著嚴(yán)格的要求；且受到水流和自身航行的影響，船身會發(fā)生橫搖和縱搖使得基陣姿態(tài)不固定，影響聲線與船載基陣坐標(biāo)的關(guān)系。因此需要進(jìn)行大量的基陣校準(zhǔn)工作并采用姿態(tài)傳感器等外圍設(shè)備進(jìn)行校正。

圖 1.1 LBL 系統(tǒng)示意圖短基線的基線長度通常為幾米到幾十米，按照特定的幾何形狀安裝于船底或船舷（圖1.2），通過測量各陣元接收到目標(biāo)信號的時(shí)延差，由基線與時(shí)延差的關(guān)系獲取目標(biāo)水平位置和目標(biāo)到陣元的斜距之間的三角函數(shù)關(guān)系，來計(jì)算目標(biāo)的當(dāng)前位置。對于安裝在船體的短基線，測得的目標(biāo)位置是相對于船載基陣坐標(biāo)系的，因此該方法對陣型安裝精度有著嚴(yán)格的要求；且受到水流和自身航行的影響，船身會發(fā)生橫搖和縱搖使得基陣姿態(tài)不固定，影響聲線與船載基陣坐標(biāo)的關(guān)系。因此需要進(jìn)行大量的基陣校準(zhǔn)工作并采用姿態(tài)傳感器等外圍設(shè)備進(jìn)行校正。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]導(dǎo)航定位通信一體化系統(tǒng)總體技術(shù)研究[D]. 張光普.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[4]長基線定位信號處理若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 付進(jìn).哈爾濱工程大學(xué) 2007
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碩士論文
[1]長基線高精度定位方法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 李翔宇.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[2]AUV長基線定位算法研究[D]. 李晶.河北師范大學(xué) 2016
[3]浮標(biāo)基長基線定位系統(tǒng)顯控軟件設(shè)計(jì)[D]. 楊瑜婷.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[4]長基線水下定位導(dǎo)航系統(tǒng)顯控軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 那麗麗.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[5]某水下目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)顯控軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 夏秋洪.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[6]水聲高精度定位的后置處理技術(shù)[D]. 梁民贊.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[7]長基線水下導(dǎo)航定位技術(shù)研究[D]. 劉俊.哈爾濱工程大學(xué) 2007



本文編號：3412271