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Logistic混沌映射与差分进化改进人工蜂群优化水下定位 被引量:1
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作者 陈嘉兴 刘扬 +1 位作者 刘晓茜 刘志华 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第1期57-67,共11页
水下节点定位时通常采用距离估算法,在节点之间利用点到点的距离来估计或基于角度估计来完成节点定位。然而,这种算法存在较大的定位误差。为了提升定位的精确度,引入了人工蜂群(ABC)优化算法,该算法通过将节点定位结果优化问题转化为... 水下节点定位时通常采用距离估算法,在节点之间利用点到点的距离来估计或基于角度估计来完成节点定位。然而,这种算法存在较大的定位误差。为了提升定位的精确度,引入了人工蜂群(ABC)优化算法,该算法通过将节点定位结果优化问题转化为对节点目标函数的优化问题,有效地提高了水下节点的定位精度。尽管如此,ABC算法在迭代过程中仍存在收敛速度慢、易陷入局部最优的问题。针对这些问题,提出了一种通过Logistic混沌映射与差分进化改进的人工蜂群优化水下定位算法(improved artificial bee colony optimization underwater localization algorithm by Logistic chaos mapping and differential evolution,LDIABC)。首先,在算法种群初始化阶段,引入了Logistic混沌映射,利用该映射函数产生的混沌序列代替随机数生成器,从而使种群在初始化分布时蜜源位置更均匀,并从理论上证明了Logistic混沌序列的互异性,从而避免由于种群分布过于密集导致算法在迭代过程中陷入局部最优;其次,提出了适应度方差这一标准来验证在算法迭代过程中未陷入局部最优,进一步证明其有效性;然后,在引领蜂搜索阶段,基于差分进化的变异策略,提出了权重因子改进引领蜂邻域搜索方式,提高了引领蜂的全局搜索效率,加快了算法的收敛速度。仿真实验表明,LDIABC算法能够有效避免传统ABC算法收敛速度慢和易陷入局部最优的问题。相较于Tent-IABC算法、ELOABC算法、CODEGWO算法以及SAPSO算法,LDIABC算法在收敛速度和节点定位成功率上均有显著提升,并且优化定位精度分别提升了6.36%、13.33%、14.16%和16.88%。这些结果证明LDIABC算法能够有效提升水下节点定位精度,具有良好的优化效果。 展开更多
关键词 人工蜂群优化 水下定位 LOGISTIC混沌映射 适应度方差 权重因子
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基于多粒度声呐图像匹配的水下定位方法
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作者 王可 王振鹤 +4 位作者 王彪 刘攀第 王华 李佳欣 徐明亮 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第14期95-102,共8页
针对水下地形匹配定位问题,提出一种基于多粒度声呐图像匹配的定位方法。构建了U-Net架构的图像特征抽取模型,以无监督方式抽取水下声呐图像的高层特征。设计了一种具有时空约束的多粒度匹配算法,在特征空间内首先进行粗粒度匹配,并结... 针对水下地形匹配定位问题,提出一种基于多粒度声呐图像匹配的定位方法。构建了U-Net架构的图像特征抽取模型,以无监督方式抽取水下声呐图像的高层特征。设计了一种具有时空约束的多粒度匹配算法,在特征空间内首先进行粗粒度匹配,并结合时空约束约简搜索空间,然后进行细粒度精确匹配,根据匹配结果实现水下定位。通过建模水下典型地形并进行模拟声呐探测构建了数据集,包括水下地形高程数据和对应的声呐探测图像。在自构数据集上的实验结果表明,所提方法的定位精度可达0.679 m,平均单次定位时长小于0.5 s,性能优于基线算法。 展开更多
关键词 水下定位 声呐图像 特征匹配 图像检索 多粒度
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不同压强深度转化模型构建的声速剖面对水下定位的影响
3
作者 王松 贺凯飞 +3 位作者 姬生月 唐安 王跃 姚铭飞 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期794-806,共13页
高精度水下声学定位需要高精度的声速剖面,目前使用声速剖面仪、温盐压仪测得的声速剖面中深度信息由压强转换得到。为解决高精度水下目标定位所需的高精度声速剖面问题,本文研究了压强深度转换模型对于水下目标定位精度的影响。由EOS-8... 高精度水下声学定位需要高精度的声速剖面,目前使用声速剖面仪、温盐压仪测得的声速剖面中深度信息由压强转换得到。为解决高精度水下目标定位所需的高精度声速剖面问题,本文研究了压强深度转换模型对于水下目标定位精度的影响。由EOS-80海水状态方程推导的压强深度转换模型较为常用,但其考虑的影响因素较少。相反,TEOS-10海水状态方程则综合了温度、盐度、压强等多重因素,计算方法更严密。本文在全球范围内选择10组Argo浮标观测的CTD数据,并使用常梯度声线跟踪方法对使用EOS-80和TEOS-10两种模型构建的声速剖面进行水下声学定位模拟。结果表明,使用2种压强深度转换模型构建的声速剖面在水下目标定位中存在最大为4.1 cm的互差。因此,在高精度的水下目标定位中,建议采用更精确的TEOS-10压强深度转换模型构建声速剖面。 展开更多
关键词 水下定位 声速剖面 TEOS-10 EOS-80
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单信标测距AUV水下定位系统观测性分析 被引量:13
4
作者 严卫生 房新鹏 崔荣鑫 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期3085-3090,共6页
针对基于单信标测距的自主水下航行器(AUV)定位系统观测性问题,建立AUV三维空间运动学模型,选取实物平台常用的深度、偏航角和俯仰角作为基本观测量辅助距离信息进行水下定位,利用基于Lie导数的非线性系统观测性秩判据分析不同辅助测量... 针对基于单信标测距的自主水下航行器(AUV)定位系统观测性问题,建立AUV三维空间运动学模型,选取实物平台常用的深度、偏航角和俯仰角作为基本观测量辅助距离信息进行水下定位,利用基于Lie导数的非线性系统观测性秩判据分析不同辅助测量值下系统的可观性以及控制输入和运动路径对可观性的影响。研究结果表明:满足定位系统可观测的最简量测组合为距离值和偏航角,含有偏航角的辅助量测组合均使得定位系统可观测,系统控制输入和运动路径的变化会导致可观性发生变化。 展开更多
关键词 单信标 自主水下航行器 观测性分析 水下定位
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基于多USV/AUV的水下定位系统队形结构研究 被引量:5
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作者 房新鹏 严卫生 +1 位作者 张福斌 李俊兵 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期947-951,共5页
针对现有自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)水下高精度定位技术的不足,基于水面全球定位系统智能浮标技术和移动长基线技术,提出一种基于多无人水面船(unmanned surface vehicle,USV)的水下定位方法。重点利用克拉美... 针对现有自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)水下高精度定位技术的不足,基于水面全球定位系统智能浮标技术和移动长基线技术,提出一种基于多无人水面船(unmanned surface vehicle,USV)的水下定位方法。重点利用克拉美罗下界和费希尔信息矩阵理论建立了定位系统的定位性能评价函数,通过评价函数极大化方法,分析了三维空间定位系统中USV/USV以及USV/AUV之间的相对队形结构对定位性能的影响。此外,分析了最优队形结构条件下,定位性能相对于较小的距离值偏差以及角度值偏差的敏感性变化问题。最后,仿真实验结果证明了结论的有效性。 展开更多
关键词 水下定位 评价函数 敏感性分析 最优队形结构
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超短基线水下定位校准方法的探讨与分析 被引量:13
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作者 刘文勇 江林 +1 位作者 钱立兵 张慧滨 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2011年第1期82-84,93,共4页
超短基线水下定位系统的应用开发和技术研究在现代海洋测绘中发挥着重要作用。在安装超短基线定位系统进行水下声学定位测量过程中,很难保证换能器中心与测量船重心之间三坐标轴完全重合,即存在系统偏差,它是导致超短基线系统定位出现... 超短基线水下定位系统的应用开发和技术研究在现代海洋测绘中发挥着重要作用。在安装超短基线定位系统进行水下声学定位测量过程中,很难保证换能器中心与测量船重心之间三坐标轴完全重合,即存在系统偏差,它是导致超短基线系统定位出现误差的一个重要原因,必须对其进行校准。以英国Sonardyne公司的超短基线ScoutPro和法国IXSEA Oceano公司的超短基线IXSEA GAPS为研究对象,通过实例对比,验证校准方法的简单、快捷、有效。 展开更多
关键词 水下定位系统 超短基线 校准改正
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基于SINS/DVL与LBL交互辅助的AUV水下定位系统 被引量:9
7
作者 张涛 陈立平 +1 位作者 石宏飞 胡贺庆 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期769-774,共6页
针对AUV水下定位系统存在的缺陷,设计了一种基于SINS/DVL与LBL交互辅助的AUV水下导航定位系统。系统由安装在AUV上的SINS、DVL、发声源及布放在海底已知位置的LBL水声定位基阵组成。SINS/DVL估计的位置信息既辅助到达时延差估计,修正声... 针对AUV水下定位系统存在的缺陷,设计了一种基于SINS/DVL与LBL交互辅助的AUV水下导航定位系统。系统由安装在AUV上的SINS、DVL、发声源及布放在海底已知位置的LBL水声定位基阵组成。SINS/DVL估计的位置信息既辅助到达时延差估计,修正声速,提高LBL定位估计的精度,又作为Taylor级数展开迭代法所需的迭代初始值,辅助LBL估计AUV位置。然后利用LBL系统估计的位置信息校正SINS/DVL的累积误差。仿真结果表明,当AUV靠近LBL基阵时,与传统方法相比,该系统能更有效地修正SINS/DVL系统的累积误差,使定位误差小于2 m,适用于水下定位导航。 展开更多
关键词 自主式水下航行器 捷联惯性导航系统 LBL 水下定位系统
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水下定位浮标阵列最小GDOP构型研究 被引量:2
8
作者 万军 党亚民 +2 位作者 薛树强 成英燕 杨强 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2016年第5期22-25,31,共5页
在水下定位过程中,对于任意给定的浮标数目n(n≥4),嵌套圆锥构型可给出一类最小GDOP定位图形。但由于定位浮标均需布设于同一水平面而导致共面约束,在由定位浮标和水下目标点构成的定位图形中,其GDOP达不到理论最小值,在该约束条件下... 在水下定位过程中,对于任意给定的浮标数目n(n≥4),嵌套圆锥构型可给出一类最小GDOP定位图形。但由于定位浮标均需布设于同一水平面而导致共面约束,在由定位浮标和水下目标点构成的定位图形中,其GDOP达不到理论最小值,在该约束条件下水下定位浮标阵列GDOP最小化问题有待研究。本文通过介绍GDOP密度来衡量浮标阵列的定位能力。为降低嵌套圆锥构型GDOP最优问题的可行域,把定位浮标数n整数分解,基于最小PDOP定位图形的极值条件,寻找每组浮标组合圆锥构型GDOP密度的局域最优解,然后从候选的所有浮标组合构型中寻找GDOP密度最小的全局最优解。最后分别以6~8枚浮标为例,给出了它们水下定位浮标阵列的最佳嵌套圆锥构型。 展开更多
关键词 水下定位 浮标 GDOP 嵌套圆锥 约束条件 最小化
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基于相关性分析的水下定位异常数据校正及丢失数据修补方法 被引量:2
9
作者 张恺 初凤友 +1 位作者 包更生 吴学文 《海洋学研究》 北大核心 2013年第1期66-71,共6页
超短基线是实现水下拖体设备精确导航定位的必备设备,是目前我国在国际海底区域进行资源深入调查研究的重要装备。受水声信号传播损失、多径效应和其它设备噪声等因素的影响,超短基线水下定位数据存在诸多异常点,已严重影响水下定位数... 超短基线是实现水下拖体设备精确导航定位的必备设备,是目前我国在国际海底区域进行资源深入调查研究的重要装备。受水声信号传播损失、多径效应和其它设备噪声等因素的影响,超短基线水下定位数据存在诸多异常点,已严重影响水下定位数据的可信度和使用。针对该问题,本文提出并实现了一种基于相关性分析的剔除随机异常点和回归填充改正算法,并采用国际海底区域实测水下定位数据对算法可靠性进行了验证,同时采用模拟仿真方法对小时间尺度的定位数据进行了预测对比,取得较好效果。结果表明,该算法快捷、有效,有望在后续国际海底区域调查中推广应用,为国际海底资源调查水下装备的准确定位提供直接服务。 展开更多
关键词 超短基线 水下定位 异常点 相关性分析 填充改正
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UUV水下定位方法的研究现状与进展 被引量:28
10
作者 严浙平 王璐 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期989-1000,共12页
为了解决水下无人航行器(UUV)定位问题,对现有的UUV定位方法进行总结。UUV是海洋探测、开发的重要工具,精准的水下定位方法是顺利完成各种任务的重要前提与保障。随着水下定位技术的不断发展,涌现了许多水下定位方法。水下的特殊环境使... 为了解决水下无人航行器(UUV)定位问题,对现有的UUV定位方法进行总结。UUV是海洋探测、开发的重要工具,精准的水下定位方法是顺利完成各种任务的重要前提与保障。随着水下定位技术的不断发展,涌现了许多水下定位方法。水下的特殊环境使得一些定位方法的应用受到了极大的限制。为了满足UUV的智能性以及自主性的需求,学者们提出了许多定位方法。根据不同原理、应用环境以及应用需求对UUV水下定位方法分类,分析各种方法的优劣,并对近年来的新兴方法进行了总结。结合UUV水下定位方法中当前存在的问题以及未来的发展趋势提出展望。 展开更多
关键词 水下无人航行器 水下定位 定位方法 智能装备 自主定位
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差分GPS水下定位系统的解析法分析 被引量:7
11
作者 蔡艳辉 杨新红 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2008年第6期101-106,共6页
基于差分GPS水下定位系统的水面浮标长基线网,推导了极坐标系下定位的解析表达式,并根据此解析表达式,推导了水面基线网的网形、基线精度以及水声距离测量精度分别对定位结果影响的表达式。双曲线定位模型解精度的空间分布的分析结果表... 基于差分GPS水下定位系统的水面浮标长基线网,推导了极坐标系下定位的解析表达式,并根据此解析表达式,推导了水面基线网的网形、基线精度以及水声距离测量精度分别对定位结果影响的表达式。双曲线定位模型解精度的空间分布的分析结果表明:双曲线定位模型存在明显的不稳定区;采用辐射网形基线分布,在基线网的范围内,平面定位精度较均匀;无论采用何种基线分布,深度测量精度明显低于平面精度。 展开更多
关键词 卫星定位系统 水下定位系统 智能浮标 网形分析 解析法
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两种水下定位方式的误差对比与分析 被引量:3
12
作者 梁东红 姚会强 刘永刚 《海洋地质前沿》 2015年第5期63-69,共7页
利用在富钴结壳海山实测的2条海底摄像测线资料,通过超短基线水下定位数据和LAYBACK方式定位校正结果的分析与对比,结果表明,通过超短基线定位系统的同步测量,可实现对海底摄像拖体的高精度水下定位,而通过LAYBACK校正方式得到的拖体定... 利用在富钴结壳海山实测的2条海底摄像测线资料,通过超短基线水下定位数据和LAYBACK方式定位校正结果的分析与对比,结果表明,通过超短基线定位系统的同步测量,可实现对海底摄像拖体的高精度水下定位,而通过LAYBACK校正方式得到的拖体定位数据误差变化范围很大。LAYBACK校正误差受航速和拖缆长度变化的影响程度较小,而受母船航向变化的影响程度要大得多,因此,当利用LAYBACK方法进行水下定位校正的时候,尤其需要注意船向变化对定位精度的影响。 展开更多
关键词 海底摄像 水下定位 超短基线 LAYBACK校正
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HiPAP100水下定位系统在海底摄像中的应用 被引量:5
13
作者 蒋青吉 肖昌荣 肖波 《海洋地质前沿》 2013年第11期62-66,共5页
分析了HiPAP100高精度声学定位系统及其水下定位原理,阐述了影响水声传播的因素及HiPAP100的解决办法,介绍了水下定位系统在我国海洋区域地质调查海底摄像测站作业中的应用,分析比较海底摄像常规定位与HiPAP100超短基线的定位精度,说明... 分析了HiPAP100高精度声学定位系统及其水下定位原理,阐述了影响水声传播的因素及HiPAP100的解决办法,介绍了水下定位系统在我国海洋区域地质调查海底摄像测站作业中的应用,分析比较海底摄像常规定位与HiPAP100超短基线的定位精度,说明水下定位在海底摄像等水下拖曳和定点作业中的必要性和重要性。 展开更多
关键词 HiPAP100 水下定位 超短基线 海底摄像 定位精度
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超短基线水下定位系统通信接口的实现方法 被引量:1
14
作者 丁继胜 吴永亭 +1 位作者 唐秋华 杨龙 《海洋测绘》 2006年第2期49-51,共3页
介绍了超短基线水下定位系统通信接口的软件实现原理和方法,详细讨论了程序中的几个关键问题,给出了以V isual C++为开发平台下的软件实现关键代码,并通过试验验证其有效性。
关键词 超短基线 水下定位 通信接口
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基于光电阵列的水下定位通信一体化系统设计 被引量:1
15
作者 马春波 吴宜欣 敖珺 《光通信技术》 北大核心 2020年第7期7-10,共4页
针对无人潜航器(UUV)在水下容易受复杂环境的干扰而造成相对光源姿态偏转,使定位与通信受影响的问题,提出了一种基于曲面阵列的水下定位通信方案,依此方案设计了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)为处理核心的水下定位通信系统,并对系统... 针对无人潜航器(UUV)在水下容易受复杂环境的干扰而造成相对光源姿态偏转,使定位与通信受影响的问题,提出了一种基于曲面阵列的水下定位通信方案,依此方案设计了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)为处理核心的水下定位通信系统,并对系统进行了测试。测试结果表明:此系统能够精确估计出接收端相对光源的姿态并做出调整,在调整姿态后其通信性能具有明显提升。 展开更多
关键词 无人潜航器 水下定位通信 曲面阵列 光通信 姿态调整
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基于合作目标的激光水下定位 被引量:3
16
作者 刘艳 张超 李卿 《中国光学与应用光学》 2009年第2期169-174,共6页
为了准确获取水下运动目标的运动轨迹,提高测量的数据率,提出了一种基于合作目标的激光水下定位方法。通过在被测目标上加装合作目标,利用合作目标的全反射特性,实现了脉冲式激光水下测角与测距的功能。介绍了激光水下定位的方法和系统... 为了准确获取水下运动目标的运动轨迹,提高测量的数据率,提出了一种基于合作目标的激光水下定位方法。通过在被测目标上加装合作目标,利用合作目标的全反射特性,实现了脉冲式激光水下测角与测距的功能。介绍了激光水下定位的方法和系统组成,给出了水下定位的数学模型及测量结果。模拟实验结果表明,该方法具有一定的工程应用价值。最后,结合工程应用,对激光水下定位需要解决的一些实际问题进行了分析。 展开更多
关键词 激光水下测量 蓝绿激光 水下定位 合作目标
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一种基于GPS实现水下定位的有效方法 被引量:3
17
作者 陈逸伦 《科学技术与工程》 2011年第31期7754-7757,共4页
针对水下目标的定位需求,在探讨GPS定位原理和水下超声定位原理基础上,提出了一种基于GPS实现水下定位的实现方法。给出了该方法的工作原理和具体工作过程。通过分析和计算GPS定位误差、水下定位误差,得到了这种定位方法的总体误差。分... 针对水下目标的定位需求,在探讨GPS定位原理和水下超声定位原理基础上,提出了一种基于GPS实现水下定位的实现方法。给出了该方法的工作原理和具体工作过程。通过分析和计算GPS定位误差、水下定位误差,得到了这种定位方法的总体误差。分析和计算结果表明基于GPS实现水下定位的设想可能具有一定的实用价值。 展开更多
关键词 水下定位 误差分析 GPS
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顾及声线高度角的水下定位随机模型优化 被引量:3
18
作者 刘以旭 薛树强 +3 位作者 卢秀山 王薪普 齐珂 王胜利 《海洋测绘》 CSCD 北大核心 2021年第5期21-25,共5页
先验随机模型本身的误差会给参数估计带来随机性影响,水下定位等权随机模型简单却不符合实际。基于这一事实,在水下声纳定位模型和随机模型基础上,讨论了随机模型不完善对参数估计的影响。考虑了影响定位主要误差源与高度角之间的关系,... 先验随机模型本身的误差会给参数估计带来随机性影响,水下定位等权随机模型简单却不符合实际。基于这一事实,在水下声纳定位模型和随机模型基础上,讨论了随机模型不完善对参数估计的影响。考虑了影响定位主要误差源与高度角之间的关系,结合统计经验提出了基于声线高度角相关的水下定位随机模型。试验表明,优化后的高度角相关随机模型在定位精度上较等权随机模型有所提高。因此,在水下定位中,应减少低高度角观测值的权重,利用提出的随机模型可以减小高度角观测误差对定位精度的影响。 展开更多
关键词 水下定位 声线跟踪 等权随机模型 参数估计 声线高度角
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基于钟差建模的水下定位时延修正算法 被引量:1
19
作者 王雪琰 李记龙 +1 位作者 黄敏燕 冯海泓 《声学技术》 CSCD 北大核心 2021年第2期194-198,共5页
针对同步定位模式中存在的钟差影响定位精度的问题,提出了一种适用于水声定位系统的同步时钟修正算法。对单个水下固定潜标的时延进行长时间观测,测量定位时延的变化量,建立了钟差修正模型,定位精度得到明显提高。此模型在海试试验数据... 针对同步定位模式中存在的钟差影响定位精度的问题,提出了一种适用于水声定位系统的同步时钟修正算法。对单个水下固定潜标的时延进行长时间观测,测量定位时延的变化量,建立了钟差修正模型,定位精度得到明显提高。此模型在海试试验数据中得到了验证,两个潜标的相对定位精度分别提高了31.1%和64.6%,且解算钟差模型系数与设备精度吻合,证明了算法的有效性与准确性。此修正算法对于水下固定节点标定精度的提高具有重要意义。 展开更多
关键词 水下定位 长基线 钟差建模 时延估计
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水下定位系统传感器安装误差标定技术研究
20
作者 李铁 聂鹏 李想 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第6期50-54,共5页
提出了一种基于非线性参数估计的水下定位系统传感器安装误差标定技术。水下定位系统由声学传感器,GPS和船体姿态传感器组成,各传感器的坐标系并不能完全重合,需要对传感器之间的误差标定后进行修正才能够获得高精度的定位效果。已有的... 提出了一种基于非线性参数估计的水下定位系统传感器安装误差标定技术。水下定位系统由声学传感器,GPS和船体姿态传感器组成,各传感器的坐标系并不能完全重合,需要对传感器之间的误差标定后进行修正才能够获得高精度的定位效果。已有的标定方法多基于高斯—牛顿迭代法,而当非线性系统模型线性化带来较大误差时,常规的基于高斯—牛顿迭代法的标定方法已无法达到高精度的要求,而非线性模型参数估的直接解法则掺入了三阶量,有效减小线性化的模型误差,提高了各传感器安装误差的标定精度。海试数据处理表明:定位精度可由1m提高到0.7m。 展开更多
关键词 非线性参数估计 水下定位系统 安装误差校准 直接解法
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