多基地声纳距离信息定位算法研究及精度分析

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1、第21卷第6期系统仿真学报©Vol.21No.62009年3月JournalofSystemSimulationMar.,2009多基地声纳距离信息定位算法研究及精度分析王成，王英民，陶林伟，甘甜（西北工业大学，西安710072）[1]摘要：在双基地声纳系统的定位方法基础上推导了基于距离信息的多基地声纳系统的定位方程及定位误差的表达式，讨论了多基地声纳系统利用距离信息进行定位的定位原理，讨论了站址测量误差和时间测量误差对系统定位精度的影响，并对不同站址布局下，系统的误差分布特点进行了研究，得出了使定位精度达最高的一种站址布局方案。关键词：多基地声纳；站址测量误差；时

2、间测量误差；定位精度；站址布局中图分类号:TB56文献标识码:A文章编号:1004-731X(2009)06-1570-03ResearchonOrientationalArithmeticUsingDistanceInformationandAccuracyforMultistaticSonarWANGCheng,WANGYing-min,TAOLin-wei,GANTian(NorthwesternPolytechnicUniversity,Xi’an710072,China)Abstract:Basedonthemethodofpositionlocation

3、inbistaticsonar,theorientationequationbasedonthedistanceandtheformulaoflocationerrorinmultistaticsonarwerededucted,andthealgorithmusingdistancedataswasdiscussed,andtheaffectedorientationprecisionofthegeometricalmetricalerrorandthetemporalmetricalerrorwereargued.Besides,thegeometricaldi

4、stributionoferrorwasanalyzedwhichwasindifferentstationslayoutandthestationspositionintiptopaccuracyoflocationwasproposed.Keywords:multistaticsonar;thegeometricalmetricalerror;thetemporalmetricalerror;accuracyoflocalization;stationlayout1引言置。rT为接收站到目标的距离，rR1，rR2，…，rRN分别为目标至声纳各接收站的距离。双基地

5、声纳与单基地声纳相比，具有较好的反电子对抗S的能力。但在某些区域(如发射和接收站的侧边区、基线区)，其定位性能较差。为了改善这些区域的定位性能，最有效的办法就是增加发射站和接收站的数量，形成多基地声纳系rTrR1统。即，由一个(或多个)声源发射声信号，多个配置在不同rR2rRN位置的声纳接收站接收目标回波，构成多基地声纳系统。T/RR1对水下目标的定位处理可以分成分布-集中式和集中式两种处理结构[2]。R21多基地声纳利用距离信息定位原理RN图1T/R-R2型多基地声纳系统模型在多基地声纳系统中，存在着一种比较简单而有效的系统，即应用一部单基地声纳作为发射站。该站可

6、以布设在比现做一些假设：○1声源、接收机在水下固定位置，且与较安全的地区，发射大功率声波照射目标，其它N部接收目标处于同一平面；○2水中声速为常数：即在所研究的定位机布设在距离目标较近的前沿地带，被动的接收目标回波，环境下，声波为直线传播；○3水质均匀，各向同性，范围足从而更有效地实现对目标的检测。发射站和接收站分别测量够大，暂不计多途效应；○4各测量误差是零均值，服从高斯[3]目标的距离信息。这样，可以获得利用距离信息实现多基分布，且每次观测中保持不变；○5站址误差个分量之间、各地水下目标定位。站址误差之间以及观测误差之间互不相关。采用T/R-R2型多基地声纳系统

7、模型，其几何关系如图在发射站可测得声源到目标的传输时间为：1所示。其中T/R为发射站，可以接收目标回波，具有单基t=t+N,sTmT(0t)(1)T地声纳的工作特点，R1，R2，…，RN为接收站，S为目标位声波从声源发射，经目标反射后传输到接收机，在接收收稿日期：2007-07-31修回日期：2007-11-13机所测量的声波传输时间为：作者简介：王成(1978-)男，云南省石屏县，硕士，讲师，研究方向为水m(0)t=t+N,s11t1(2)声工程。•1570•第21卷第6期Vol.21No.62009年3月王成，等：多基地声纳距离信息定位算法研究及精度分析Ma