分布式水下定位網(wǎng)中的時延差定位算法研究與實現(xiàn).pdf

1、分布式水聲定位技術根據(jù)其定位方式的不同，可以分為有源和無源定位技術兩種；根據(jù)定位算法的不同，可以選擇不同的數(shù)學定位模型，其中包括雙曲線定位、球面定位數(shù)學模型。無論是哪種數(shù)學定位模型，目標與水下潛標之間的斜距都是通過聲音傳播時間與速度的乘積得到的，目標位置估計是通過求解非線性方程組得到的。
　　本文介紹了三種常用的基于信號到達時間差(TDOA)的定位算法：Chan算法、Fang算法和Taylor算法。通過仿真分析了不同算法的定位精度

2、，時延差定位算法在高斯環(huán)境下，潛標數(shù)目為三個時Fang氏算法比較精確，潛標數(shù)目大于等于四個時Chan算法優(yōu)于Fang算法，是因為Chan算法能利用分布式定位系統(tǒng)中的所有時延差測量值，可以減少隨機測量誤差帶來的影響，獲得較好的定位結果；在TDOA測量誤差較小時，Chan和Taylor兩種算法的定位精度比較接近，但是隨著時延差誤差的增大Taylor展開法要優(yōu)于Chan氏算法，定位精度要高一些。當Taylor展開算法初值選擇較好時，Taylo

3、r級數(shù)展開算法要比Chan氏算法的定位精度高，但當Taylor算法的初值選擇不理想時，定位算法的精度就會很不好。本文綜合以上幾種算法總結出一種基于 Taylor展開法、Fang算法和Chan氏算法的協(xié)同定位法。當潛標數(shù)目為三個時將Fang算法的仿真得到的移動目標位置作為Taylor展開算法的初始值；當潛標數(shù)目大于等于四個時，將Chan仿真得到的移動目標位置作為Taylor展開法的初始值。協(xié)同算法精度明顯高于其中任何一種單獨的算法。

4、>　　通過對定位誤差形成原因的推導和分析，得出了影響定位系統(tǒng)的關鍵因素，其中包括時延估計、聲學定位系統(tǒng)本身引起的定位誤差、GPS定位系統(tǒng)引起的定位誤差、水聲信道多途所引起的誤差、聲速測量誤差引起的定位誤差以及由于目標運動對定位的影響。分析不同誤差下定位區(qū)域內(nèi)各個點的定位精度并對誤差進行補償，采用等效聲速剖面進行時延差計算；在定位區(qū)域內(nèi)，中心位置定位精度最高，定位誤差起伏較小，以中心向外輻射，距離中心越遠的區(qū)域定位精度越低起伏越大；結合各