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基于改进四元基阵的超短基线定位系统研究
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作者 何旭涛 谢龙 +3 位作者 徐海宁 李渊 张磊 王剑波 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第3期592-599,共8页
超短基线设备由于尺寸小、使用灵活,在水下定位时得到了广泛应用。为了消除超短基线系统长距离测距的相位模糊问题,提出了一种改进传统的四元基阵,有效地解决了相位模糊问题,并提高了定位精度。同时,为了提高测量的基元间相位差的精度,... 超短基线设备由于尺寸小、使用灵活,在水下定位时得到了广泛应用。为了消除超短基线系统长距离测距的相位模糊问题,提出了一种改进传统的四元基阵,有效地解决了相位模糊问题,并提高了定位精度。同时,为了提高测量的基元间相位差的精度,通过扩展卡尔曼滤波对声波信号进行了降噪。仿真验证的结果表明,相对于传统基阵,改进的四元基阵将定位精度提升了将近一个数量级,且相对于改进的八元基阵有效减小了基元数。 展开更多
关键词 基线系统 水下定位 四元正交基阵 扩展卡尔曼滤波
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超短基线系统定位精度改进方法 被引量:27
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作者 喻敏 惠俊英 +1 位作者 冯海泓 张晓亮 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2006年第1期86-91,共6页
超短基线是一种常用的水声定位技术,与其它基线相比,超短基线定位系统基线基阵尺寸小,易于安装。由于在远距离误差发散快,超短基线作用距离不远,其远距离定位精度也不高。为了满足深海作业需要,提高超短基线远距离的定位精度,提出改进... 超短基线是一种常用的水声定位技术,与其它基线相比,超短基线定位系统基线基阵尺寸小,易于安装。由于在远距离误差发散快,超短基线作用距离不远,其远距离定位精度也不高。为了满足深海作业需要,提高超短基线远距离的定位精度,提出改进超短基线定位精度的两种方法,一种方法是通过改进基阵阵形,从而加大基阵孔径提高定位精度;另一种是通过使用宽带信号测向,采用相关峰内插时延估计的方法。经计算机仿真,通过两种方法改进后的超短基线系统定位精度都得到不同程度的提高。 展开更多
关键词 基线 定位精度 改进方法 水声定位
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高精度超短基线定位系统的实现 被引量:15
3
作者 李想 张殿伦 +1 位作者 孙大军 郑翠娥 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第24期176-178,199,共4页
超短基线定位系统在海洋开发中具有广泛的应用,与其它基线相比,基阵尺寸小,易于安装。由于在远距离误差发散快,超短基线作用距离不远,其远距离定位精度也不高。为了满足深海作业需要,需要研制高精度长程超短基线定位系统,论述了系统的... 超短基线定位系统在海洋开发中具有广泛的应用,与其它基线相比,基阵尺寸小,易于安装。由于在远距离误差发散快,超短基线作用距离不远,其远距离定位精度也不高。为了满足深海作业需要,需要研制高精度长程超短基线定位系统,论述了系统的组成及设计,并通过改进基阵阵形、降低接收机噪声等方面提高系统定位精度。 展开更多
关键词 超短基线系统设计定位精度
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利用数据融合改进超短基线系统定位精度 被引量:3
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作者 黄健 严胜刚 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2018年第7期1-4,共4页
超短基线定位系统是一种常用的水下声学定位设备,其定位精度有限,且基阵阵型的设计对目标的定位精度存在影响。本文提出了一种利用数据融合改进超短基线系统定位精度的方法。系统仅经过一次测量,通过各基本阵列构型对目标进行初步定位,... 超短基线定位系统是一种常用的水下声学定位设备,其定位精度有限,且基阵阵型的设计对目标的定位精度存在影响。本文提出了一种利用数据融合改进超短基线系统定位精度的方法。系统仅经过一次测量,通过各基本阵列构型对目标进行初步定位,再将定位结果进行有效的数据融合,得到最终的结果。仿真试验表明,本文提出的方法可以有效地提高低信噪比情况下超短基线定位系统的可靠性和定位精度。 展开更多
关键词 数据融合 基线定位系统 平面五元十字阵
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基于NRBO的超短基线角度安装误差校准方法 被引量:1
5
作者 祝盖明 王振杰 +1 位作者 聂志喜 刘慧敏 《导航定位学报》 北大核心 2025年第2期94-102,共9页
针对水下导航定位中超短基线(USBL)声学定位系统安装误差校准方法中,传统的2步法通常采用非线性最小二乘方法进行安装误差估计,但会受雅可比矩阵奇异和不准确初始值等影响,导致校准算法计算效率降低和解算精度下降的问题,提出一种基于... 针对水下导航定位中超短基线(USBL)声学定位系统安装误差校准方法中,传统的2步法通常采用非线性最小二乘方法进行安装误差估计,但会受雅可比矩阵奇异和不准确初始值等影响,导致校准算法计算效率降低和解算精度下降的问题,提出一种基于牛顿拉夫逊优化器(NRBO)算法的校准方法:对传统校准方程变形并构建代价函数,利用拉伸向量和克罗尼克积运算结合最小二乘法进行初始化,解算得到安装误差角初始值;然后基于安装误差角初始值及其协方差矩阵,利用高效且稳健的NRBO算法迭代求解安装误差角。仿真实验结果表明,相比于传统2步法,所提算法求解的信标定位精度可提升9%;实测实验结果表明,相比于传统2步法,新算法求解的信标定位精度可提升29.4%。 展开更多
关键词 基线(USBL) 声学定位系统 安装误差校准 非线性元启发式算法 水下导航
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超短基线声学定位系统的校准技术研究 被引量:26
6
作者 唐秋华 吴永亭 +2 位作者 丁继胜 杨龙 刘焱雄 《声学技术》 CSCD 北大核心 2006年第4期281-287,共7页
超短基线声学定位系统的应用开发和技术研究在现代海洋科学调查中起着重要作用。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,这些是导致超短基线系统定位... 超短基线声学定位系统的应用开发和技术研究在现代海洋科学调查中起着重要作用。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,这些是导致超短基线系统定位误差的一个重要原因,必须对其进行校准。将GPS与水下声学定位系统有效结合起来,应用空间测距交会的方法确定水下应答器坐标位置,通过不同坐标系之间的转换关系,精确求出换能器与测量船之间的系统偏差,完成声学定位系统的安装校准。现场实例表明,该校准方法简单、快捷、有效。 展开更多
关键词 声学定位系统 基线 校准改正
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一种四元超短基线阵实现高精度定位 被引量:9
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作者 郑恩明 陈新华 +1 位作者 孙长瑜 余华兵 《应用声学》 CSCD 北大核心 2013年第1期15-22,共8页
由于超短基线自身尺寸较小,随着作用距离增加,其定位误差增大。对此,本文在阵元数较小的情况下,通过优化阵型形成间距不等的四元阵来提高系统定位精度。该阵型既减少了已有八元阵的冗余阵元,也不需要发射端发送跳频信号。本文给出了新... 由于超短基线自身尺寸较小,随着作用距离增加,其定位误差增大。对此,本文在阵元数较小的情况下,通过优化阵型形成间距不等的四元阵来提高系统定位精度。该阵型既减少了已有八元阵的冗余阵元,也不需要发射端发送跳频信号。本文给出了新阵型的相位补偿公式以及所适用频带的理论分析。理论分析和数值仿真表明:本文所述新阵型与已有的八元阵定位精度相当。可为改善超短基线定位精度提供一些参考。 展开更多
关键词 基线 四元阵 定位精度
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超短基线声学定位系统安装误差精确校准 被引量:11
8
作者 郑翠娥 孙大军 +1 位作者 张殿伦 李想 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期894-898,共5页
超短基线由于其小尺寸和使用方便而被广泛应用于海洋开发中.超短基线在安装时无法保证其声学换能器基阵的方位系统与载体的方位系统完全重合,从而引入了系统的安装误差.对高精度定位而言,该误差是不容忽略的.利用锚于水底的声学应答器... 超短基线由于其小尺寸和使用方便而被广泛应用于海洋开发中.超短基线在安装时无法保证其声学换能器基阵的方位系统与载体的方位系统完全重合,从而引入了系统的安装误差.对高精度定位而言,该误差是不容忽略的.利用锚于水底的声学应答器地理位置不随洋流及测量载体的变化而变化的特点,借助外接的高精度GPS和姿态传感器的信息用最小二乘的方法对其安装误差进行校准.理论分析和试验结果证明,该方法有效地解决了安装误差问题,海试结果表明经过安装误差校准后系统的定位精度可达到斜距的5‰,满足系统要求. 展开更多
关键词 基线 定位系统 安装误差校准 最小二乘
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超短基线定位系统安装误差校准技术研究 被引量:14
9
作者 郑翠娥 孙大军 +1 位作者 张殿伦 李想 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第8期171-173,共3页
超短基线定位系统由于基阵尺寸小、安装方便,在海洋开发中得到了广泛的应用。高精度超短基线定位系统的安装误差影响不可忽视,需要在使用前进行精确校准,同时在深海使用条件下,声线修正是必需的。提出了一种基于最小二乘的结合声线修正... 超短基线定位系统由于基阵尺寸小、安装方便,在海洋开发中得到了广泛的应用。高精度超短基线定位系统的安装误差影响不可忽视,需要在使用前进行精确校准,同时在深海使用条件下,声线修正是必需的。提出了一种基于最小二乘的结合声线修正的超短基线定位系统安装误差校准方法,该方法性能稳定、计算量小,湖上和海上试验验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 基线定位系统 安装误差校准 最小二乘 声线修正
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RTK GPS在超短基线声学定位系统安装校准中的应用 被引量:11
10
作者 唐秋华 吴永亭 +2 位作者 丁继胜 刘焱雄 周兴华 《海洋测绘》 2005年第5期40-42,共3页
超短基线(u ltra short base line,USBL)声学定位系统的换能器安装是具有一定方向性的,但是,在安装过程中,不能保证换能器方向与船艏方向严格一致,必然存在不可忽视的系统误差,影响了测量精度;因此,必须通过校准消除系统误差。本文应用... 超短基线(u ltra short base line,USBL)声学定位系统的换能器安装是具有一定方向性的,但是,在安装过程中,不能保证换能器方向与船艏方向严格一致,必然存在不可忽视的系统误差,影响了测量精度;因此,必须通过校准消除系统误差。本文应用高精度RTK GPS实现了换能器安装方向的校准,取得了满意的结果。 展开更多
关键词 声学定位系统 基线 RTK GPS 安装校准
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一种新型超短基线换能器定位装置的设计与研究 被引量:4
11
作者 柴永生 刘长友 +2 位作者 刘兆全 张龙 范文龙 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第7期1053-1057,共5页
为提升超短基线水声定位系统的定位精度,设计了一种新型超短基线换能器的定位装置。该装置采用双出轴多排链结构进行动力传递,用直线导轨进行主轴导向和定位,并用大型自密封滑动轴承进行定向。采用ANSYS进行有限元分析,确定定位主轴在... 为提升超短基线水声定位系统的定位精度,设计了一种新型超短基线换能器的定位装置。该装置采用双出轴多排链结构进行动力传递,用直线导轨进行主轴导向和定位,并用大型自密封滑动轴承进行定向。采用ANSYS进行有限元分析,确定定位主轴在伸出船体3 m并且船体运动不大于6节航速时,其偏摆角在0.1°以内,远小于当前超短基线定位系统1°偏摆角的要求,并且垂直定位精度在0.2 mm以内。陆上模拟试验,也证实了设备的性能可靠,维修保养方便。实践证明:该设计方案定位精度的提升有利于提升超短基线整体系统定位精度。 展开更多
关键词 基线 定位 机构 有限元法 设计
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超短基线定位系统在深拖探测中的应用 被引量:12
12
作者 单瑞 董凌宇 +3 位作者 杜凯 于得水 李阳 梅赛 《海洋地质前沿》 CSCD 2019年第9期29-35,共7页
作为水下探测设备的载体,深拖系统可长时间大范围的进行海洋调查,其水下位置的准确与否,将直接关系到探测资料的可用度。该文从深拖水下导航定位的关键技术问题出发,总结了适用于深拖系统的水下定位方法,重点介绍了具备高稳定度、高精... 作为水下探测设备的载体,深拖系统可长时间大范围的进行海洋调查,其水下位置的准确与否,将直接关系到探测资料的可用度。该文从深拖水下导航定位的关键技术问题出发,总结了适用于深拖系统的水下定位方法,重点介绍了具备高稳定度、高精度等诸多优点的超短基线声学定位系统。结合实例,阐述了超短基线定位工作原理、误差分析及数据处理方法,在拖曳系统匀速直线运动状态下,基于抗差自适应卡尔曼滤波算法对超短基线定位数据进行了处理,滤除了定位数据中的跳点,得到了较平滑且与原始数据相吻合的滤波数据。 展开更多
关键词 深拖系统 水下定位 基线 卡尔曼滤波
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一种SINS/超短基线组合定位系统安装误差标定算法 被引量:7
13
作者 张涛 翁铖铖 +1 位作者 李默涵 李瑶 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期349-356,396,共9页
超短基线设备由于尺寸小,使用灵活,在水下导航定位中常与惯性设备进行组合导航。为了标定出超短基线坐标系与载体坐标系之间存在的安装误差,提出了一种基于小角度近似的安装误差标定算法。首先,确定应答器的位置,再对安装误差角对应的... 超短基线设备由于尺寸小,使用灵活,在水下导航定位中常与惯性设备进行组合导航。为了标定出超短基线坐标系与载体坐标系之间存在的安装误差,提出了一种基于小角度近似的安装误差标定算法。首先,确定应答器的位置,再对安装误差角对应的姿态矩阵进行小角度近似,最后利用最小二乘法直接计算得到安装误差。通过仿真验证,在斜距误差为0.5%的条件下,航向安装误差角的标定误差比传统方法至少减少了32.8%。江试实验进一步表明,安装误差标定前后定位误差减小了76%。所提出的算法可以较好地减小导航定位误差,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 基线系统 组合导航 安装误差标定 最小二乘法 姿态角小角度近似
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超短基线定位系统的误差分析 被引量:12
14
作者 张道平 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 1989年第4期510-517,共8页
本文对超短基线定位系统的误差进行了分析,建立了定位的随机误差和测量值误差之间的关系。
关键词 基线 定位系统 误差 船舶
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超短基线声定位系统 被引量:2
15
作者 曹全林 关平 《声学技术》 CSCD 1995年第2期61-66,共6页
本文叙述了超短基线声定位系统的工作原理,给出了系统的电路原理框图,并提出了用卡尔曼滤波器作后置处理,对具有随机扰动的水下运动目标的方位进行最佳估计,从而提高定位精度的方法,计算机模拟的结果表明,此方法能较好地适应水下... 本文叙述了超短基线声定位系统的工作原理,给出了系统的电路原理框图,并提出了用卡尔曼滤波器作后置处理,对具有随机扰动的水下运动目标的方位进行最佳估计,从而提高定位精度的方法,计算机模拟的结果表明,此方法能较好地适应水下目标的各种机动情况,能明显地降低水下目标的方位统计误差,较好地改善了定位系统的性能。 展开更多
关键词 基线 定位系统 水下目标
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超短基线定位原理及校正方法研究 被引量:11
16
作者 王德刚 韩富江 +2 位作者 来向华 苟诤慷 傅晓明 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期77-81,共5页
通过探讨超短基线和GPS技术相结合的三维立体定位原理,分析超短基线定位误差来源,如安装偏差、声速误差、船姿态变化引起的偏差等,利用以最小二乘法为理论基础的动态校正法对超短基线定位误差进行了修正,将校正前后的定位数据标准偏差... 通过探讨超短基线和GPS技术相结合的三维立体定位原理,分析超短基线定位误差来源,如安装偏差、声速误差、船姿态变化引起的偏差等,利用以最小二乘法为理论基础的动态校正法对超短基线定位误差进行了修正,将校正前后的定位数据标准偏差和剩余偏差处理后对比发现,这种方法可以极大地提高水下目标定位的精度,减少定位的误差,这也在实际应用中得到验证。实现对超短基线定位数据的有效校正将极大地扩展超短基线在海洋科学研究和海洋勘探开发活动水下定位领域的应用,对提高水下目标的定位精度具有重要的现实意义。 展开更多
关键词 基线系统 水下定位 误差分析 动态校正
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同轴超短焦距折反式投影系统设计 被引量:10
17
作者 杨建明 刘伟奇 +3 位作者 孟祥翔 冯睿 孟中 张大亮 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期864-871,共8页
为了缩短超短焦距投影仪的机械总长,克服传统离轴超短焦距投影系统的装调困难,降低系统的设计难度,设计了一种同轴的超短焦距投影系统。首先,通过分析像差与系统总长的关系,证明了需要保证系统总长的必要性。然后,通过镂空非球面反射镜... 为了缩短超短焦距投影仪的机械总长,克服传统离轴超短焦距投影系统的装调困难,降低系统的设计难度,设计了一种同轴的超短焦距投影系统。首先,通过分析像差与系统总长的关系,证明了需要保证系统总长的必要性。然后,通过镂空非球面反射镜中心部分,利用平面或球面反射镜折转光路,提出了一种新的设计超短焦距投影仪的方法。在保证光学总长的同时缩短了机械总长,提高了空间利用率,解决了同轴折反系统中存在挡光的问题。最后设计的系统总长为215mm,投射尺寸为100in。系统的投射比为0.17,物方NA为0.2,焦距为1.66mm。各个视场传递函数在内奎斯特频率处达到0.5以上,各指标都满足了投影系统的要求。同时,在透镜个数相同的情况下,系统的性能都优于传统的投影仪。 展开更多
关键词 光学设计 投影系统 折反射系统 焦距
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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
18
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 基线 校准改正
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超短脉冲激光瞄准装置光学系统设计
19
作者 谢正茂 何俊华 +1 位作者 齐文博 韦明智 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期903-908,共6页
为了提高超短脉冲激光的瞄准精度,基于自准直原理提出瞄准装置光学系统。以670nm光纤耦合激光器为光源,设计指示光准直、扩束光学系统,准直光的不平行度达到3.2″,设计焦距为350mm,相对孔径1/5,离轴量50mm的主激光离轴抛物面镜,其成像... 为了提高超短脉冲激光的瞄准精度,基于自准直原理提出瞄准装置光学系统。以670nm光纤耦合激光器为光源,设计指示光准直、扩束光学系统,准直光的不平行度达到3.2″,设计焦距为350mm,相对孔径1/5,离轴量50mm的主激光离轴抛物面镜,其成像质量达到衍射极限,基于准直束光学系统和离轴抛物面镜,设计可适应670nm和800nm两种波长的20×和100×的瞄准和监测成像光学系统。提出一种小孔准直的安装调试方法,以指示光进行实验验证,结果表明:设计的光学系统成像光斑均匀,其物方分辨率达到4.1μm。 展开更多
关键词 成像系统 脉冲激光 光学设计 瞄准 离轴抛物面镜
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超短焦投影系统中自由曲面的多视场优化迭代设计方法 被引量:5
20
作者 于百华 田志辉 +3 位作者 苏东奇 高松涛 隋永新 杨怀江 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期40-47,共8页
为解决超短焦投影系统中自由曲面反射镜的设计难题,提出一种适用于大视场成像光学系统的自由曲面设计方法,即多视场优化迭代法.该方法以一个反射平面作为设计起始面,基于多视场下物像的对应关系,并根据反射面的法线方向,通过加权优化迭... 为解决超短焦投影系统中自由曲面反射镜的设计难题,提出一种适用于大视场成像光学系统的自由曲面设计方法,即多视场优化迭代法.该方法以一个反射平面作为设计起始面,基于多视场下物像的对应关系,并根据反射面的法线方向,通过加权优化迭代计算得到自由曲面反射面的形貌.采用基于该方法得到的自由曲面优化设计了一种折反式超短焦投影物镜,可将0.65inch的数字微镜器件芯片在230mm投影距离处放大为100inch的投影画面.物镜的调制传递函数在0.43lp/mm处优于0.4,最大畸变优于1%.该方法简单易行,可为大视场成像系统中自由曲面的设计提供有益参考. 展开更多
关键词 几何光学 光学设计 设计方法 自由曲面 焦投影系统
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