声速分布深海超短基线定位算法

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1、第21卷第15期系统仿真学报©Vol.21No.152009年8月JournalofSystemSimulationAug.,2009声速分布深海超短基线定位算法1121赵安邦，何文翔，董海防，惠俊英(1.哈尔滨工程大学水声技术国防科技重点实验室，哈尔滨150001；2.中国船舶重工集团公司七一九研究所，武汉430064)摘要：超短基线定位系统因其基线基阵尺寸小，易于安装而常被用于海洋科学领域，而改进深海条件下，长程超短基线的定位算法以求得到更高的定位精度势在必行。以超短基线定位原理及传统的超短基线定位算法为引子，提出了一种简

2、便的可用于任意声速分布的定位新算法，并通过计算机仿真比较验证了该算法的有效性。关键词：超短基线；新算法；定位精度；水声定位中图分类号TB565.2文献标识码：A文章编号：1004-731X(2009)15-4763-05PositioningAlgorithmofDeepwaterUSBLforRandomDistributedVelocityofSound1121ZHAOAn-bang,HEWen-xiang,DONGHai-fang,HUIJun-ying(1.CollegeofUnderwaterAcousticEngi

3、neering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China;2.The719thResearchInstituteofChinaShipbuildingIndustryCorporation,Wuhan430064,China)Abstract:Ultra-shortbaselinesystem(USBL)isspreadusedinOceanscientificfieldbecauseofitssmallaperturesizeandeasilybeinginstalled.

4、ItwasaimedtoimprovepositioningalgorithmoflongrangeUSBLunderthedeepwaterconditionforthesakeofhigherpositioningprecision.AfterdiscussingthetheoryofpositioningofUSBLandconventionalalgorithm,asimpleandconvenientnewpositioningalgorithmwhichcouldbeusedforrandomdistributed

5、velocityofsoundwasproposed.Thesimulationresultsproveitscorrectness.Keywords:USBL;newalgorithm;positioningprecision;acousticpositioningtechnique引言直接计算深海任意水文条件下的目标位置，算法简便，运算量小，定位精度高。我国大洋研究是863计划的重点，而实施海洋研究、海洋资源的勘探及开发，都离不开水下定位和跟踪技术。常用1基阵及相位差估计的水声定位技术按照接收基阵的基线长度可分为长基线、短

6、在进行超短基线目标定位时，最常用的就是其相位差信[2]基线和超短基线三种。和长基线水声定位系统及短基线水[2]息，通过测量不同阵元接收信号的相位差进行定位解算声定位系统相比较，超短基线水声定位系统具有基线尺寸很[3]，本超短基线定位系统采用的阵形如图1所示，两个十字小(一般在几厘米至几十厘米的量级)、安装比较方便、设备正交的直线阵，且每轴上由四元阵组成，两两一对，间距为成本相对较低等优点，可以灵活应用于水下作业和海洋开发d，d≤λ/2，λ为波长。同轴上两对阵之间的最大距离为等工程领域。“大洋一号”综合科学考察船装备的就是L=8

7、d。传统的超短基线定位系统当阵元间距大于二分之一posidonia6000的长程超短基线定位系统，它是法国波长时会出现相位差多值模糊问题，而该方案可以由每一对OCEANOTECHNOLOGIES公司的产品。其最大作用距离子阵保证相位差的真值在[−π,π]内，而在解决相位差多值为8000m，定位精度为斜距的0.3%，可跟踪5个目标。国模糊的基础上，由大阵解决相位测量精度问题。内先前的发展水平与国外还有一定的距离，国家863计划在y“十五”期间资助的“长程超短基线系统”的研究，它的技术水8平接近posidonia6000，在400

8、0m水深下其高定位精度达到[1]70.5%斜距。但以上的研究都采用的是传统的定位算法，即L先假定声速分布是均匀的，计算目标位置，然后采用长基线dx定位的声线弯曲修正方法去修正声线弯曲的影响，该方法运o1234算量大,且精度不够高。本文研究具有超短基线特色的方法，收稿日期：20