超短基線定位技術在水下潛器對接中的應用研究.pdf

1、21世紀是人類全面開發(fā)利用海洋的新世紀。深?？臻g站是一個有助于充分利用我國海洋資源的平臺。為保證深?？臻g站的正常運轉，由穿梭潛器來保障物資及人員的輸送。本論文的主要工作以穿梭潛器所需的超短基線定位為背景，研究了高精度超短基線定位技術、多目標定位技術、安裝誤差校準技術和位姿測量技術。 超短基線定位系統(tǒng)的定位精度主要取決于基陣測向精度。由Cramer—Rao下限理論可知，相位差的估計精度取決于信號的信噪比和帶寬。為了得到更高的定位精

2、度，考慮從系統(tǒng)基陣陣型上打破傳統(tǒng)超短基線基陣設計的束縛，設計適合本系統(tǒng)的新陣型。而在大孔徑陣型條件下，抗模糊成為挑戰(zhàn)性的難點。本文對窄帶信號提出了利用脈沖對相位抗模糊的方法，對寬帶信號的提出了一種易于工程實現(xiàn)的相位解纏繞方法。理論分析和仿真結果都證明本文提出的抗模糊方法成功的解決了這一問題，從而在保證定位精度的條件下簡化了基陣，降低了系統(tǒng)的復雜性。 超短基線定位系統(tǒng)除了聲學定位設備外還配備有GPS設備和姿態(tài)傳感器，這樣整個系統(tǒng)的

3、傳感器就至少包括水聲傳感器、姿態(tài)傳感器、GPS天線。然而各個傳感器所在的坐標系并不能保證在同一坐標下，各個傳感器所在的坐標系之間存在著角度偏差，這種偏差是可以通過安裝誤差校準來修正的。基于平均聲速的常規(guī)安裝誤差校準技術在深水條件下由于忽略了聲線彎曲而存在較大的誤差，無法滿足高精度定位要求；針對這一問題，本文提出了一種基于聲線跟蹤的安裝誤差校準方法，仿真和試驗證明了該方法的有效性。 為實現(xiàn)水下對接，需要知道穿梭潛器和深?？臻g站的相