超短基線定位技術(shù)在水下潛器對(duì)接中的應(yīng)用研究.pdf

1、21世紀(jì)是人類全面開發(fā)利用海洋的新世紀(jì)。深?？臻g站是一個(gè)有助于充分利用我國海洋資源的平臺(tái)。為保證深海空間站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，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(shù)、多目標(biāo)定位技術(shù)、安裝誤差校準(zhǔn)技術(shù)和位姿測量技術(shù)。 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(jì)精度取決于信號(hào)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(shè)計(jì)的束縛，設(shè)計(jì)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(diǎn)。本文對(duì)窄帶信號(hào)提出了利用脈沖對(duì)相位抗模糊的方法，對(duì)寬帶信號(hào)的提出了一種易于工程實(shí)現(xiàn)的相位解纏繞方法。理論分析和仿真結(jié)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(fù)雜性。 超短基線定位系統(tǒng)除了聲學(xué)定位設(shè)備外還配備有GPS設(shè)備和姿態(tài)傳感器，這樣整個(gè)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(gè)傳感器所在的坐標(biāo)系并不能保證在同一坐標(biāo)下，各個(gè)傳感器所在的坐標(biāo)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(zhǔn)來修正的。基于平均聲速的常規(guī)安裝誤差校準(zhǔn)技術(shù)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(duì)這一問題，本文提出了一種基于聲線跟蹤的安裝誤差校準(zhǔn)方法，仿真和試驗(yàn)證明了該方法的有效性。 為實(shí)現(xiàn)水下對(duì)接，需要知道穿梭潛器和深?？臻g站的相