水声导航、定位技术发展趋势探讨.pdf

《水声导航、定位技术发展趋势探讨.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第34卷第3期2015年6月海洋技术学报JOURNALOFOCEANTECHNOLOGYV01．34．No．3Jun，2015水声导航、定位技术发展趋势探讨孙大军。郑翠娥4(哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：水声导航、定位技术在海洋科学和海洋工程中有着广泛的应用，近年来已逐渐向高精度、多传感器、多手段融合的方向发展。本文以导航、定位声纳的发展为关注对象，概述了水声导航、定位技术在技术前沿上的发展状况，提炼出其技术发展趋势，并介绍了水声导航、定位技术的应用前景。关键词：水声

2、；导航定位；技术趋势中图分类号：TB56；0427．1文献标志码：A文章编号：1003—2029(2015)03—0064—05历经人类数百年的开采，陆地油气、矿产资源在进入新世纪后日趋枯竭，而海洋则以其丰富的油气矿藏成为人类获取能源与资源的“新大陆”【”。各类以开采开发海洋资源为目的的海洋调查、勘测、工程及其后期保障等一系列项目也纷纷兴起[21。由于海水对光线的强烈吸收特性，声音成为水下探测、识别与信息传递的主要手段。以水下声学测距／测向为手段，通过距离／方位为基本信息确定水下目标坐标的水声定位

3、系统作为水面GPS定位技术在水下的延展，已经成为海洋工程中常用的支持设备之一。海洋作业中各种水下结构物的位置测量，使用的各种水下AUV、ROV的勘察作业，实施的各类对接、安装、回收操作均需要水声定位系统提供定位服务，因而水声定位系统在海洋探测与作业中得到了广泛的应用。l水声导航、定位技术发展现状1．1国际发展现状随着学科呈现交叉发展的趋势，水声定位、导航技术的发展也已经打破了以往单一声学测量的局限模式，而逐步走向多信息、多技术的融合。水声定位与惯性导航集成技术的发展，由惯性导航系统(INS)、多普

4、勒导航系统(DVL)以及声学定位导航(APS)系统三者构成的组合导航已经成为主流的导航作业模式。在APS覆盖范围以外INS+DVL的组合减低惯性导航的时间漂移缺陷，提高无APS情况下的导航准确度。进入APS的定位覆盖范围内后，通过定位系统提供的准确绝对位置输入消除INS+APS的精度漂移。该项技术最早由欧美多家研究机构与高等院校提出【3]，发展至今已经成为国际水声导航的热点研究方向，各水声定位设备生产商均推出其声学定位设备与惯导组合应用的使用方式，如法国IXBLUE公司(由IXSEA公司更名而来)

5、在其Ramses定位系统中使用APS+INS的方式在130km的导航中将误差控制在14m以内H；挪威Kongsberg公司将此技术应用于旗下各型AUV的导航中[51。INS与超短基线的组合也成为该声学设备的主流发展方向。IXBLUE公司率先推出将罗经与声基阵一体化安装的GAPS超短基线系统，安装偏差由厂商预先标定，用户则享受“即装即用”的便利[41。Sonardyne公司随后也将其Lodestar罗经与声基阵一体化安装嘲。如此不仅使用户摆脱了复杂的安装误差校准作业，还通过具备专业知识的原厂技术人员

6、的前期参与直接提升了系统在使用中的定位精度。收稿日期：2015—03—10基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2012AA091401)；国防基础科研资助项目(B2420133002)作者简介：孙大军(1972一)，男，博士，教授，主要研究方向为水声定位和水声探测。E-maihsundajun@hrbeu．edu．ca通讯作者：郑翠娥，E-maihzhengcuie@hrbeu．edu．cn第3期孙大军，等：水声导航、定位技术发展趋势探讨水声定位成为潜器引导技术的新方向，近年来

7、针对海底观测网及海底空间站的需求，AUV对接技术成为近年海洋作业中的热点，其中潜器对接的声学引导与位姿测量技术是其关键技术。目前该项技术处于研发阶段，国外各学术机构均在展开研究。如美国WoodsHole海洋研究所就在REMUSAUV艏部安装超短基线，成功地进行了外场对接试验【7J。挪威Kongsberg公司初步尝试利用单只声信标号陨性系统对其HUGINAUV进行水下对接过程中的远距离声学引导[5】。海洋工程中水声定位用户容量大大提升。近年随着水声宽带信号技术的突破，水声定位导航可同时服务的用户数迅

8、速增长。如英国Sonardyne公司目前采用其第六代宽带信号技术，已经在其产品宣传中号称在其系统覆盖范围内提供无限多的用户数量，处于世界领先水平[51。用户数量的提升为水声定位多小区协同工作提供了可能，能够实现海洋石油开发中的作业小区同时作业，并且可在海底长期作业区域或资源勘探区域大范围密集布放长期提供定位、导航服务的水声定位系统，为海底资源勘探随时提供定位服务。在测量技术方面水声定位精度b益提高。目前，欧洲发达国家的水声定位设备生产厂商已经具备系列化、产业化、成熟化的水声定位导航