水中模型目标定位及姿态测量系统研究

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1、分类号：密级：0UDC：编号：0专业硕士学位论文(工程硕士)水中模型目标定位及姿态测量系统研究硕士研究生：于思博指导教师：惠娟教授企业导师：吴宝晖高级工程师工程领域：电子与通信工程论文主审人：周天教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：0UDC：编号：0专业硕士学位论文(工程硕士)水中模型目标定位及姿态测量系统研究硕士研究生：于思博指导教师：惠娟教授学位级别：工程硕士工程领域：电子与通信工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年1月4日论文答辩日期：2018年3月11日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedInd

2、ex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)ResearchonUnderwaterModelTargetLocationandAttitudeMeasurementSystemCandidate:YuSiboSupervisor:Prof.HuiJuanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:ElectronicandCommunicationEng

3、ineeringDateofSubmission:4.Jan.2018DateofOralExamination:11.Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本

4、声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后

5、即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日水中模型目标定位及姿态测量系统研究摘要随着现代科技的发展和世界经济的不断繁荣，海洋科技实力的提升已成为各国军事发展不可或缺的方向，水下定位技术已广泛应用在海底勘测、资源开发、军事对抗等领域，通过水下定位技术可以获取水下潜器的实时位置和运动轨迹，因此研究水中目标定位和姿态测量具有重要的意义和实用价值。本文研究了水中模型目标定位及姿态测量系统，该系统能够对模型目标在各个测量时刻进行定位，计算出模型目标上发射阵元的位

6、置关系后，再向各个面做投影，得出模型目标的姿态角度，通过对比方位姿态仪的测量值，计算此系统的姿态解算误差。本文的主要工作将在信号滤波的方法、时延测量方法、水下定位方法和非线性方程的求解方法中进行展开。首先本文研究了多通道信号滤波的方法，通过对比串联结构和并联结构的notch滤波器的幅频、相频响应，得出两者滤波效果相同，但并联notch滤波器速度更快。然后本文研究了计算时延的方法，包络检波法和基于改进线性调频Z变换的二次相关估计法，由于包络检波法在计算时延时有时延精测的补偿，因此该方法具有更高的时延解算精度。在求解出信号传输时延后，本文介

7、绍了同步定位和非同步定位的方法，包括球面交汇定位和双曲面交汇定位，根据其定位原理列出定位解算方程。最后本文研究了三种求解非线性方程的算法：解的算术平均法、基于线性化方程的牛顿迭代法和基于模拟退火的粒子群算法，通过对比不同信噪比下对三种算法的解算精度，得出在信噪比较高时三种算法的精度几乎相同，在信噪比较低时，基于模拟退火的粒子群算法获得了更高的解算精度。本文最后进行了Matlab仿真和消声水池的实验，仿真中计算的姿态角度与真实值几乎相近，水池实验计算的姿态角度与方位姿态仪相比误差较小，其均方根误差值均小于1°，达到了较高的姿态解算精度。关

8、键词：水下定位；姿态测量；时延估计；自适应滤波哈尔滨工程大学硕士学位论文水中模型目标定位及姿态测量系统研究ABSTRACTWiththedevelopmentofmoderntechnologyandthe