短基線定位關鍵技術研究.pdf

1、21世紀是海洋世紀,基于聲波探測的水聲技術是獲取和傳遞水下信息最有效的手段。本文主要研究短基線高精度定位技術,是為解決水下探測和作業(yè)的機器人提供高精度定位裝備。
　　由于水聲信道的多途特性,嚴重影響了水聲定位系統(tǒng)的時延估計精度。信號直達聲與多途反射聲混在一起影響了聲吶檢測器的判決。本文利用時間反轉聚焦信道多途的特性,提出一種抑制信道多途的新方法,即對短基線定位系統(tǒng)加以改進,提出短基線與單陣元時間反轉鏡相結合的方法。采用基于單陣元的

2、非同步主動應答式、同步虛擬信標式的時間反轉定位方式,達到抑制信道多途提高定位精度。并且提出利用時間反轉信道聚焦的功能解決多目標定位中的若干問題。
　　本文針對短基線聲吶的檢測問題,理論分析推導常規(guī)匹配濾波檢測器、時間反轉匹配檢測器、常規(guī)最大似然估計器及時間反轉最大似然估計器的性能特點。針對在水下存在多途、混響及噪聲邊緣等非平穩(wěn)背景條件下聲吶檢測器的檢測性能,給出了一種變異指數(shù)的恒虛警檢測器—VI-CFAR檢測器,其具有較強的自適應

3、性及抗干擾能力,且在噪聲邊緣背景下有較好的虛警概率控制能力且運算量小,是一種穩(wěn)健的檢測器。
　　本文詳盡分析了基陣誤差對定位精度的影響,提出一種快速隨機布放的水聲短基線定位系統(tǒng)。針對短基線基陣校準問題,本文從系統(tǒng)的總體誤差角度入手,以基陣擾動矢量最小化為目標,提出采用約束最小二乘算法來抑制擾動誤差的影響,并且針對在短基線定位中具有相同誤差源的特性,提出利用鄰近輔助基陣節(jié)點做為差分參考節(jié)點,用參考節(jié)點去修正未知節(jié)點測距,然后結合最小