基于NRBO的超短基线角度安装误差校准方法 被引量：1

1

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 超短基线(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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超短基线在低频基阵指向性测量中的应用 被引量：1

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作者 解建宇 赵鹏 +3 位作者 王月兵 盛勇杰 佟昊阳 赵涵 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第7期40-46,共7页

随着水声换能器工作频率的降低,实验室空间很难达到自由场和远场测量的要求。而开阔水域的水下环境复杂,基阵很难实现更深层次的吊放,需要安装价格昂贵的吊装平台来获取标准声源与待测基阵之间的相对位姿,效率低且维护成本高。文章采用... 随着水声换能器工作频率的降低,实验室空间很难达到自由场和远场测量的要求。而开阔水域的水下环境复杂,基阵很难实现更深层次的吊放,需要安装价格昂贵的吊装平台来获取标准声源与待测基阵之间的相对位姿,效率低且维护成本高。文章采用超短基线定位技术,信号选用线性调频脉冲信号与伪随机编码脉冲信号,并分别基于脉冲压缩法和复相关算法实现距离和相位测量。比对湖上定位精度试验和基阵指向性标定静态试验的结果显示:角度误差为2.5°以内;-6 dB波束宽度在2~10 kHz频率范围内测量误差在5.38%以内。证明超短基线定位在低频基阵指向性标定的可行性。 展开更多

关键词 超短基线 指向性 换能器 线性调频脉冲信号 伪随机编码脉冲信号

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一种面向AUV动态对接的声学补偿无迹粒子滤波算法

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作者 付少波 关夏威 +1 位作者 王嘉 张昊 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期208-213,共6页

[目的]针对浅水环境下自主水下航行器(AUV)动态对接过程中超短基线定位系统(USBL)声学相对导航问题,提出一种基于扰动观测器的补偿无迹粒子滤波算法(CUPF)。[方法]该算法依据航位推算模型补偿USBL数据中的缺失值,利用观测器技术估计AUV... [目的]针对浅水环境下自主水下航行器(AUV)动态对接过程中超短基线定位系统(USBL)声学相对导航问题,提出一种基于扰动观测器的补偿无迹粒子滤波算法(CUPF)。[方法]该算法依据航位推算模型补偿USBL数据中的缺失值,利用观测器技术估计AUV动态对接过程中的未知扰动,结合无迹粒子滤波过滤USBL数据中的野值,并实现AUV状态的预估。[结果]湖试数据表明,所提方法能够有效地剔除USBL定位中的野值并填补缺失值,速度估计误差不超过15%,计算时间相较于传统算法减少了57%。[结论]所提方法可充分利用相对量测信息,在平滑AUV运动轨迹的同时提高USBL定位精度,准确估计AUV运动状态,有利于AUV顺利对接。 展开更多

关键词 自主式水下航行器 动态对接 补偿无迹粒子滤波 超短基线定位系统 扰动观测器

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基于海底单应答器的水下潜器声学导航技术 被引量：4

4

作者 兰华林 孙大军 +1 位作者 卢逢春 吕云飞 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1348-1351,共4页

针对长基线定位系统需多只海底应答器而引起的系统复杂的问题,给出了一种通过在海底布放单只应答器对安装有超短基线定位系统的水下潜器进行声学导航的方法,分析了系统的性能,并进行了湖试和海试验证.试验结果表明,利用单只海底应答器... 针对长基线定位系统需多只海底应答器而引起的系统复杂的问题,给出了一种通过在海底布放单只应答器对安装有超短基线定位系统的水下潜器进行声学导航的方法,分析了系统的性能,并进行了湖试和海试验证.试验结果表明,利用单只海底应答器可以对安装有超短基线的水面船实现亚米级精度的声学导航,该方法可用于水下潜器的声学自主导航. 展开更多

关键词 导航 超短基线 水下潜器

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超短基线声传感器安装偏差标定测线规划 被引量：8

5

作者 李昭 郑翠娥 孙大军 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期1010-1016,共7页

利用测线对称性对固定测量偏差的抵消作用,对超短基线声传感器安装偏差标定测线进行了规划。通过分析各类测角偏差对标定的影响,得出安装偏角估值无偏时测线应满足的对称性与重合性条件,规划了满足该条件3类测线:直线测线、圆测线及将... 利用测线对称性对固定测量偏差的抵消作用,对超短基线声传感器安装偏差标定测线进行了规划。通过分析各类测角偏差对标定的影响,得出安装偏角估值无偏时测线应满足的对称性与重合性条件,规划了满足该条件3类测线:直线测线、圆测线及将两者合并的组合测线,并通过仿真计算与实验数据处理对3类测线进行了比对。仿真与实验结果表明组合测线在不能严格保证对称重合测量的实际情况下标定结果更准确、一致性更好,修正后超短基线系统的定位精度更高。因此将组合测线作为超短基线声传感器安装偏差的标定测线。 展开更多

关键词 超短基线 安装误差标定 测线规划 传感器校准

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超短基线定位系统融合分类解模糊技术研究 被引量：7

6

作者 王燕 李晴 +1 位作者 付进 梁国龙 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1348-1354,共7页

针对超短基线水声定位系统面临的相位差模糊问题,该文提出一种基于多分类器融合的定位解模糊算法。首先构建多分类器系统,将解模糊问题转化为对模糊数进行分类识别的问题,并采用Choquet积分对各分类器结果进行融合,得到模糊数所属类别,... 针对超短基线水声定位系统面临的相位差模糊问题,该文提出一种基于多分类器融合的定位解模糊算法。首先构建多分类器系统,将解模糊问题转化为对模糊数进行分类识别的问题,并采用Choquet积分对各分类器结果进行融合,得到模糊数所属类别,进而对目标进行定位。给出了目标位置的无模糊观测条件。该算法优点是无需构造小于半波长间距的阵列,有效扩大了无模糊阵列孔径,而且由于充分利用了相位差观测数据的统计特性,定位精度可接近克拉美-罗界。仿真结果验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 超短基线定位 相位差模糊 多分类器融合 模糊积分

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利用相关峰内插时延估计提高四元阵定位精度 被引量：5

7

作者 郑琛瑶 潘泉 董真杰 《声学技术》 CSCD 2012年第5期526-529,共4页

超短基线定位系统具有基阵尺寸小、易于安装等优点,被广泛应用于海洋科学领域。但超短基线作用距离短,远距离定位精度不高。为了改善超短基线的定位精度,在四元阵被动定位结构基础上,采用相关峰内插时延估计算法进行超短基线定位。仿真... 超短基线定位系统具有基阵尺寸小、易于安装等优点,被广泛应用于海洋科学领域。但超短基线作用距离短,远距离定位精度不高。为了改善超短基线的定位精度,在四元阵被动定位结构基础上,采用相关峰内插时延估计算法进行超短基线定位。仿真结果表明该算法能够较好地估计时延差值,有效改进定位精度。 展开更多

关键词 超短基线 四元阵 时延估计 定位精度

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单海底应答器声学导航及应答器绝对位置校准 被引量：1

8

作者 兰华林 孙大军 +1 位作者 张殿伦 卢逢春 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1056-1059,共4页

给出了一种局部海域潜器高精度声学定位导航方法。该方法利用安装在潜器上的超短基线（USBL）定位系统和锚定于海底的单只应答器构成定位导航系统,为潜器在局部海域提供高精度定位导航,系统复杂性和操作难度低,可靠性高。为提高应答器... 给出了一种局部海域潜器高精度声学定位导航方法。该方法利用安装在潜器上的超短基线（USBL）定位系统和锚定于海底的单只应答器构成定位导航系统,为潜器在局部海域提供高精度定位导航,系统复杂性和操作难度低,可靠性高。为提高应答器绝对位置的校准精度,提出了一种声线弯曲修正方法。2006年中国南海试验表明,试验系统可对锚定于3700m海深的海底应答器精确校准,并且利用校准后的应答器为对安装有精度为0.5%斜距的超短基线的水面船进行导航,导航精度为25m。 展开更多

关键词 声学 定位 导航 校准 超短基线(usbl)

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一种基于超短基线的声信标定位方法 被引量：3

9

作者 李想 孙大军 +1 位作者 张殿伦 郑翠娥 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期533-537,共5页

针对在信标工作方式下常规超短基线定位方法因缺乏斜距信息无法对信标进行定位,提出了一种仅用目标方位信息来确定信标位置的方法。通过多次测量得到方位信息,建立了方位信息和目标位置的关系式,利用最小二乘方法获得信标在大地坐标系... 针对在信标工作方式下常规超短基线定位方法因缺乏斜距信息无法对信标进行定位,提出了一种仅用目标方位信息来确定信标位置的方法。通过多次测量得到方位信息,建立了方位信息和目标位置的关系式,利用最小二乘方法获得信标在大地坐标系下的位置。湖试实测数据处理结果表明,在观测次数m较小的情况下得到的结果其定位精度和稳定性虽然不如应答工作方式下的常规超短基线定位方法,但解决了信标工作方式下无法定位的问题。若需提高定位精度,仅要增加观测次数m。 展开更多

关键词 超短基线(usbl) 定位 信标

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超短基线水声定位系统相位差解模糊算法研究 被引量：3

10

作者 王燕 李晴 +2 位作者 张光普 梁国龙 马世龙 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2787-2794,共8页

基于窄带信号的超短基线水声定位系统通常面临相位差模糊与定位精度之间的矛盾.针对信号频率较高时难以构造传统解模糊方法所需的小于信号半波长阵元间距的问题,提出了一种基于广义最大似然准则的相位差解模糊算法.该算法通过模糊数向... 基于窄带信号的超短基线水声定位系统通常面临相位差模糊与定位精度之间的矛盾.针对信号频率较高时难以构造传统解模糊方法所需的小于信号半波长阵元间距的问题,提出了一种基于广义最大似然准则的相位差解模糊算法.该算法通过模糊数向量初始化将解模糊问题转化为多元复合假设检验问题,并采用广义最大似然准则判决,进而估计信号方向.该算法无需构造小于半波长的阵元间距,有效扩大了无模糊阵列孔径,且对阵元布放方式要求较低;充分利用了相位差观测数据的统计特性,测向精度接近克拉美-罗界.仿真结果验证了该算法的有效性. 展开更多

关键词 相位差模糊 测向 多元复合假设检验 超短基线定位

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开阔水域下换能器指向性实船校准方法研究 被引量：5

11

作者 盛勇杰 王月兵 +3 位作者 佟昊阳 赵涵 刘海楠 沈超 《声学技术》 CSCD 北大核心 2021年第4期581-586,共6页

随着换能器谐振频率的降低,其尺寸一般会增大,现有的测量方法对其指向性的测量越来越困难,而且换能器在实船安装前后性能会发生变化。文章提出了一种基于三维立体水听器阵列的开阔水域下换能器指向性实船校准方法。利用超短基线定位和... 随着换能器谐振频率的降低,其尺寸一般会增大,现有的测量方法对其指向性的测量越来越困难,而且换能器在实船安装前后性能会发生变化。文章提出了一种基于三维立体水听器阵列的开阔水域下换能器指向性实船校准方法。利用超短基线定位和坐标转换确定待校准换能器与水听器阵列的位置与方向,并通过水听器阵的接收声压数据绘制换能器的指向性图。在湖上试验时分别使用标准测量法和实船校准法测量换能器的指向性,并对5 kHz和2.5 kHz频率下的实验数据进行对比分析,测试结果表明:-3 dB波束宽度误差分别为4.2%和7.4%,均满足水声测量误差低于10%的要求,证明了实船校准法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 换能器 指向性 超短基线定位 坐标转换 实船校准

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