本文針對(duì)某浮標(biāo)基長(zhǎng)基線/超短基線組合定位系統(tǒng)中的超短基線定位部分,研究了抗多途反射和抗相位模糊兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù),設(shè)計(jì)了超短基線定位解算軟件,實(shí)現(xiàn)了對(duì)水下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)水平位置的跟蹤定位,最后通過(guò)湖上試驗(yàn)驗(yàn)證了軟件的正確性及可靠性。本文介紹了超短基線三元陣定位原理和十字陣定位原理的各自特點(diǎn),介紹了目標(biāo)坐標(biāo)由基陣坐標(biāo)系向大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方法,給出了定位精度分析結(jié)果,仿真分析了長(zhǎng)基線/超短基線組合定位相比于單獨(dú)長(zhǎng)基線定位的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)高頻信號(hào),本文提出了一種基于最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則的抗相位模糊算法,通過(guò)對(duì)抗相位模糊效果進(jìn)行仿真分析,該算法對(duì)頻率較不敏感,對(duì)陣型誤差也有較好的寬容性,綜合考慮工程實(shí)用性,最終確定了本系統(tǒng)應(yīng)用的陣型。由于水聲信道的多途效應(yīng),水聽(tīng)器接收的信號(hào)含有直達(dá)聲和多個(gè)反射聲,專家系統(tǒng)的作用就是正確地挑選出直達(dá)聲、剔除反射聲,為系統(tǒng)的準(zhǔn)確定位提供保障。論文根據(jù)信號(hào)在多途信道中的傳播規(guī)律,設(shè)計(jì)了一系列專家系統(tǒng)判決準(zhǔn)則,依據(jù)該準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)對(duì)直達(dá)聲和反射聲的準(zhǔn)確判別,通過(guò)挑選前后時(shí)延對(duì)比驗(yàn)證了專家系統(tǒng)的有效性。采用基于C++語(yǔ)言的Qt集成環(huán)境開(kāi)發(fā)了超短基線定位解算軟件。根據(jù)軟件的功能需求給出了總體設(shè)計(jì)方案,再根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想,給出了軟件各功能模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),主要由定位解算模塊、顯示跟蹤模塊和文件管理模塊組成,使軟件具備定位解算的一系列完整功能。最后給出了湖試數(shù)據(jù)的處理結(jié)果,證明了算法的有效性,驗(yàn)證了軟件的功能及穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB56;TP311.52
【部分圖文】：

與民用領(lǐng)域都發(fā)揮重要作用[1]。民用方面，海洋油水下救援，軍事方面，水下潛艇魚雷的自主安全航抗，這些領(lǐng)域都依賴水下定位導(dǎo)航技術(shù)提供精準(zhǔn)依靠聲波在水下的遠(yuǎn)距離傳播，在水下、水面或船基陣，通過(guò)測(cè)量目標(biāo)發(fā)出的聲信號(hào)到達(dá)它們的傳播計(jì)算出目標(biāo)的位置[3]。根據(jù)基線長(zhǎng)度或基陣尺寸，基線定位系統(tǒng)、短基線定位系統(tǒng)和超短基線定位統(tǒng)（LBL）是指基線長(zhǎng)度在幾百米至幾千米的定位陣或布放在海面的浮標(biāo)基陣構(gòu)成，其跟蹤范圍可達(dá)需要相鄰的三個(gè)或三個(gè)以上陣元同時(shí)收到目標(biāo)發(fā)射元的傳播時(shí)延，以同步球面交匯或非同步雙曲面交基線的主要優(yōu)點(diǎn)是由于基線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，其陣位安裝做大量安裝精度校準(zhǔn)工作，且系統(tǒng)跟蹤范圍大，定好，可靠性高[6]。缺點(diǎn)是系統(tǒng)的基陣龐大，組成復(fù)比較困難，且價(jià)格高昂。

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文統(tǒng)（SBL）是指基陣長(zhǎng)度為幾米至幾十米的定位系舷的基元構(gòu)成基陣，通過(guò)測(cè)量目標(biāo)聲信號(hào)到各個(gè)基原理計(jì)算出目標(biāo)的距離和方位，此時(shí)得到的目標(biāo)坐合羅經(jīng)、方位姿態(tài)儀、GPS 等外圍設(shè)備得到目標(biāo)的系統(tǒng)雖然跟蹤范圍較小，但可通過(guò)增加基陣的數(shù)目目標(biāo)的軌跡測(cè)量[6]。短基線系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是基線回收方便，不需要組建復(fù)雜大規(guī)模的基陣即可完成度影響較大，需要對(duì)基陣進(jìn)行大量校準(zhǔn)以提高基陣免地被安裝在高噪聲區(qū)，嚴(yán)重影響定位性能。

圖 1.3 超短基線定位系統(tǒng)示意圖位系統(tǒng)具有各自的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，為了更好地發(fā)揮各系統(tǒng)人員已經(jīng)將各系統(tǒng)有機(jī)的組合，成功研制出組合式聲學(xué)線組合定位系統(tǒng)（L/USBL）、長(zhǎng)基線-短基線組合定位系組合定位系統(tǒng)（S/USBL）以及長(zhǎng)基線-短基線-超短基等[12]。這些組合定位系統(tǒng)發(fā)揮了各個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，又相冗余信息，使系統(tǒng)的性能最優(yōu)，將成為水聲定位系統(tǒng)今系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀司看好開(kāi)發(fā)海上作業(yè)設(shè)備這一廣闊市場(chǎng)，經(jīng)過(guò) 40 余年產(chǎn)業(yè)化，研制出了一系列的超短基線產(chǎn)品，而且很多產(chǎn)發(fā)的各個(gè)領(lǐng)域上得到了廣泛的應(yīng)用。定位系統(tǒng)研究較早的是挪威 Kongsberg Simrad 公司，該水平的高精度長(zhǎng)程超短基線定位系統(tǒng)一 HiPAP350，作
【參考文獻(xiàn)】

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3 張曉亮;長(zhǎng)程超短基線定位系統(tǒng)信號(hào)處理算法仿真及軟件設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2872234