水下声学定位中声速改正方法研究

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1、中图分类号：P229单位代码：10425学号：S12010084水下声学定位中声速改正方法研究ResearchontheMethodofSoundSpeedCorrectioninUnderwaterAcousticPositioning学科专业：测绘科学与技术研究方向：大地测量学与测量工程作者姓名：李圣雪指导教师：王振杰教授二〇一五年六月ResearchontheMethodofSoundSpeedCorrectioninUnderwaterAcousticPositioningAThesisSubmittedfortheDegreeof

2、MasterCandidate：LiShengxueSupervisor：Prof.WangZhenjieSchoolofGeosciencesChinaUniversityofPetroleum(EastChina)关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油大学（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对

3、研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学（华东）有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交、赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日摘要随着国家海洋战略

4、的推进，水下高精度定位需求日益扩大。声波作为唯一能够在海水中远距离传播的信息载体，在水下高精度定位中起着重要的作用。然而声速的误差作为水下定位中主要的误差源，会导致定位精度的下降，因此有必要在水下定位中进行声速改正。此外，当声波入射角较大（定位几何结构不好）时，会导致逐层跟踪迭代计算入射角发散，无法定位；当水深较深时，逐层跟踪定位效率下降。针对上述问题，本文进行了以下几个方面的研究：1．本文对水声定位系统进行了介绍并分析了定位中存在的误差源。2．介绍了几种声速改正的方法，并在此基础上提出了一种组合定位方法，通过算例对多种声速改正方法进行了比

5、较分析。3．针对分层等梯度声线跟踪方法在声线入射角较大时定位失败的原因进行了理论分析，找出了引起定位失败的原因—入射角迭代失败。提出了改进的方法并通过理论和算例对该方法进行了验证，该方法在声波大角度入射的情况下具有很好的定位效果。4．针对分层等梯度声线跟踪方法在水深较深的情况下定位效率下降的问题，本文研究了一种声速剖面自适应分层的方法来提高定位的效率。实验表明，通过声速剖面自适应分层，可以保留声速变化大的声速层，合并声速变化小的声速层，减少声速剖面数据的层数，通过算例验证了该方法可以在保证定位精度的前提下提高定位的效率。关键词:水下定位，声

6、速改正，声线跟踪，大入射角，自适应iAbstractLiShengxue（ScienceandTechnologyofSurveyingandMapping）DirectedbyProf.WangZhenjieWiththeadvanceofthenationalmaritimestrategy,high-precisionofunderwaterpositioningisdemanded.Soundrayastheonlyinformationcarrierwhichcanspreadintheseainlongdistanceplays

7、animportantroleinpreciseunderwaterpositioning.However,theerrorofsoundspeed,asthemainsourceoferrorwillleadtoadeclineofpositioningaccuracy,itisnecessarytocorrectthespeedofsoundinunderwaterpositioning.Inaddition,whentheincidenceangleistoolarge(thegeometricpositioningstructure

8、isbad),theiterationofincidenceanglewilldiverge,andwhenthewateristoodeep,theconstantgradie