有限空间液态场中基于优化EKF的双曲面水声定位方法研究.pdf

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1、第24卷第11期传感技术学报V01．24NO．112011年11月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSNOV．2011ResearchonOptimalEKFBasedHyperboloidPositioningMethodinConfinedUnderwaterSpaceXUYaosong，LIYibo，FUTongling，JINShijiu，1．StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnologyandfr“mPn，TianfinUniversity，Tianfin300072，China；、＼2．Fac

2、ultyofElectricalandControlEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，HuludaoLiaoning125105，China，Abstract：Theperformanceofacousticsourcepositioningisaffectedbymultipathinterferenceinconfinedunderwaterspace．AnoptimalEKFbasedhyperboloidpositioningmethodwasproposedtoimprovetheaccuracyand,robustnessofpo

3、sitioninginconfinedunderwaterspace，whichcombinesthegeometricalandstatisticalapproach．ThehyperboloidpositioningresultbasedonChanmethodwasusedastheinitialestimateofEKFstateequation．Thepo—sitioningresultwasusedtoadjustthemeasurementsandtheoptimalEKFwasrealizedbypredicativeerror．Resultsobtainedbythep

4、roposedmethodwerecomparedwithChanmethodbysimulationsandexperiments．TheresultsshowthattheaccuracyandrobustnessoftheproposedpositioningmethodinconfinedunderwaterspaceoutperformedChanmethod．Keywords：underwateracoustic；confinedunderwaterspace；hyperboloidpositioning；TDOA；EKFEEACC：6140M；7320Q；7210Gdoi：

5、10．3969／j．issn．1004-1699．2011．11．014有限空间液态场中基于优化EKF的双曲面水声定位方法研究术徐耀松，李一博，付铜玲，靳世久f，1．天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072；、2．辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105摘要：针对有限空间液态场中多途干扰导致声源定位方法性能下降问题，提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的双曲面定位方法，将基于Chan方法的双曲面定位估计结果作为EKF状态方程的初始值，然后利用定位结果对本次测量进行修正，实现基于预测误差的优化EKF算法。通过仿真和实验对本文提出的方法与常用的Chan方法

6、进行了比较，结果表明本文提出的方法在定位准确性和定位鲁棒性方面优于Chan方法。关键词：水声：有限空间：双曲面定位；TDOA；EKF中图分类号：TN911．72文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)11—1579—05大型石油储罐、运输油轮储仓、化工厂反应釜、在有限空间液态场环境中，水声换能器发出的水乏核燃料池等有限空间液态场环境中的参数检测对声信号在底面、侧壁等处会产生多次反射．形成多途效其安全运行具有重要意义。为此，本课题组首次提应。理论和实践表明，多途效应是定位误差乃至错误出采用游弋式传感器对有限空问液态场环境中的参定位的主要来源_l]。常见的水声定位方法有长基线数

7、进行检测的思想．并成功研制了一种游弋式传感定位(LongBaseLine)、短基线定位(ShortBaseLine)、器。游弋式传感器可搭载不同功能的探测传感器，超短基线定位(Ultra．ShortBaseLine)等．但这些定位方在待测液态场空间内可控游弋．实现对多种参数的法主要应用于海洋、湖泊等广阔水域环境_3]的声源定检测。在此过程中游弋式传感器的位置信息对检测位，不适于有限空间中的水声定位。本文提出一种基数据的有效性非常关键