短基线水下定位原理及误差分析.pdf

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1、总第277期舰船电子工程Vol.37No.72017年第7期ShipElectronicEngineering舰船电子工程41短基线水下定位原理及误差分析∗121张宇季晓燕张丹（1.石家庄铁道大学信息科学与技术学院石家庄050043）（2.华中光电技术研究所-武汉光电国家实验室武汉430074）摘要基于短基线的定位系统在资源开采、水下目标的探测识别等领域均有着十分重要的作用，但复杂的水下环境会给定位系统带来一定的定位误差。因此需要分析定位过程中的多个误差源，并计算这些误差源对定位过程的影响。论文利用几何方法进行定位计算，并针对系统本身和系统所处环境带来的

2、误差进行公式推导和分析，包括系统误差和随机误差等，同时对误差进行仿真，并提出了减小误差的方法，为工程实践提供理论依据。关键词短基线；水下目标定位；误差分析中图分类号P229DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2017.07.011ShortBaselineUnderwaterPositioningPrincipleandErrorAnalysisZHANGYu1JIXiaoyan2ZHANGDan1（1.SchoolofInformationScienceandTechnology，ShijiazhuangTiedaoUnivers

3、ity，Shijiazhuang050043）（2.HuazhongInstituteofElectro-optics-WuhanNationalLaboratoryforOptoelectronics，Wuhan430074）AbstractMeasurementsystemplaysanimportantroleinresourceexploitationandunderwatertargetdetectionandrecogni⁃tionbasedonshortbaseline.Duetothecomplexhydrologicalenvironm

4、ent，ourmeasurementwillhavesomepositioningerror，there⁃fore，theerrorsourceandpositioningaccuracyshouldbeanalyzedandcalculatedbeforeusingthepositioningmethod.Thepaper，usesgeometricmethodtoknowwherethetargetis，analyzesandsimulatestheerrorwhichcomefromthesystemitselfandtheenvi⁃ronment

5、，includingsystematicerrorandrandomerror，andgivessuggestionsthatcanreducetheerrors.KeyWordsshortbaseline，underwatertargetlocation，erroranalysisClassNumberP229传感器、声速剖面仪等获取的姿态数据、GPS信息、1引言声速等来辅助基阵进行定位和误差修正。在海洋资源开发过程中，水下测绘是一切海洋2水下定位算法分析［1-3］活动的基础。在近海或者港口等位置进行作业时，由于观测点较少，地形并不复杂，需要的并不是直

6、线排布的双阵元是将收发设备分置于不同像多波束测深仪这样整体结构完善功能齐全的大地域，利用超声波的时空特性实现对水中目标的探型设备。为适应市场的需求，本文提出一种基于双测与跟踪。定位系统通过测量声波往返基阵中三水听器的水下定位方法，根据其定位方法分析其定个水听器的时间差来获得相对航向，利用声波分别位过程中的误差，为工程实践提供理论依据。目到达连个水听器的时间得到水听器与被测声源之前，水下定位不只使用水听器来进行水下定位，更间的距离。多的使用GPS（GlobalPositionSystem）、罗经、姿态如图1所示，利用安装在船体底部的水听器基∗收稿日期：20

7、17年1月7日，修回日期：2017年2月19日作者简介：张宇，男，硕士研究生，研究方向：水下定位与导航、嵌入式电路设计。季晓燕，女，高级工程师，研究方向：水下定位与导航、电气总体。张丹，女，硕士研究生，研究方向：水下定位与导航、嵌入式软件。42张宇等：短基线水下定位原理及误差分析总第277期22222阵接收水下目标的周期性声波信息，利用回波时延ì(x-d)+y+h=ct1ï22222和GPS信息对水下目标进行定位计算，使用声速剖íx+y+h=ct2（1）ï22222面和姿态传感器的数据对定位结果进行修正。îx+(y-d)+h=ct3易得：22222ìct

8、-ct+d21ïx=2dï22222íct2-ct3+d（2）ïy=2dï222