水下合作目标三维定位技术.pdf

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1、第32卷第5期2010年5月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．32，No．5May，2010水下合作目标三维定位技术陈云飞，李桂娟，贾兵，高峰(水下测控技术重点实验室，辽宁大连116013)摘要：在进行合作目标海试测量时，测量船需要对水下目标进行实时高精度测距定位。针对此需求，本文在综合对比当前2种典型的水下定位技术优缺点的基础上，采用水面水下同时基技术设计了基于3个差分GPS浮标的水下合作目标三维定位系统，建立了系统定位解算模型。海试实验表明，该定位技术能获得与差分GPS相近的水下立体定位精

2、度，并且具有使用定位浮标少，海试布放简便的特点。关键词：合作目标；差分GPs；三维定位中图分类号：U666．7文献标识码：A文章编号：1672—7649(2010)05—0048一04DoI：10．3404／j．issn．1672—7649．2010．05．012Underwatercooperatetarget3DpositioningCHENYun—fei，LIGui-juan，JIABing，GAOFeng(KeyLaboratoryforUnderwaterTestandControlTechnology，Dalian

3、116013，China)Abstract：Intheseatrialofcooperatetargettesting，threedimensionalpositioningisneeded．Basedoncomparisionofcharacteristicsoftwotypicalpositioningsystem，a3DpositioningsystemwiththreeDGP$buoysforcooperatetargetisdesignedusingsynchronismtimebase，thepositioning

4、modelisestablished．Seatrialresultsdemonstratedthatthissystemiscapableofprovidingalmostthesamehigh·precisionpositioningforunderwatertargetcomparedwithDGPS，andalsoithasthefeatureofsimpleconfigurationandeasydeploying．Keywords：cooperatetarget；DGPSbuoys；3DpositioningO引言定

5、位技术进行了海试验证。在进行合作目标相关特性海试测量时，测量船需要实时对水下目标进行高精度的测距定位，传统的同步钟定位测距技术只能给出被测目标与测量船相对的距离和方位坐标，在深度方向上无法进行定位。基于差分GPS的水下立体定位技术能够对水下被测目标进行实时三维立体定位，但是通常需要4个绑定差分GPS接收机的声呐浮标同时工作才能实现对水下目标的三维定位⋯，且系统构成和海试布放相对复杂。本文针对上述海试测量的定位需求研究了一种等效三浮标式的水下合作目标三维定位技术，并对该l水下合作目标三维定位原理针对水下合作目标高精度定位测距的需

6、求，本文设计了一种基于差分GPS浮标的三点水下合作目标高精度三维定位系统，其工作原理如图1所示。系统由水面测量船、差分GPS浮标、定位发射换能器构成，其中DGPS接收机一1，定位水听器一1和DGPS接收机一2，定位水听器一2直接布放在测量船首尾两端，DGPS接收机一3，定位水听器一3作为声呐浮标漂浮在海面上。定位发射换能器布放在水下合作目标上，3个差分GPS接收机实时输出对应3个定位收稿日期：2009一08—19；修回日期：2009—10—26基金项目：重点实验室基金资助项目(9140C260210070C26)作者简介：陈云

7、飞(1978一)，男，硕士，工程师。研究方向为水声工程。第5期陈云飞，等：水下合作目标三维定位技术·49·GPs卫墨水下航行体图1DGPS合作目标定位系统示意图Fig．1Systemconfigurationofcooperatetarget3DpositioningbasedonDGPSbuoys接收水听器的位置坐标。1．1系统构成系统的构成原理如图2所示。系统由船载定位系统、水下目标定位换能器和差分GPS声呐浮标构成。其中船载定位系统由差分GPS接收机、船首定位收发换能器、船尾收发换能器、测距定位信号处理机构成；水下合作目

8、标上装载高精度铷钟守时系统，定位信号发射机和定位发射换能器；差分GPS声呐浮标由差分GPS信号接收机和定位接收水听器构成，并且差分GPS声呐浮标的电源和数据通信通过电缆连接到测量船上。差分GPs基站船尾GPs定位接收机定位信号处理机=[系统时间同步船尾定位水听墨GPS浮标海上