海底地形数据采集及处理中的微机技术

本文着重介绍用IBM/PC及接口技术实现海底数据采集处理的基本原理和实现方法。论述软硬件设计思想,并剖析两个实用程序。     

水声定位技术的应用

前言 目前的水下定位和导航最常用的方法就是声学方法。由水下声发射器及接收器相互作用,可以构成声学定位系统。按接收基阵或应答器阵的基线长度,可分为长基线、短基线和超短基线三种声学定位系统。根据不同的定位要求,可以利用不同的定位系统。声学定位技术是对已     

水声定位技术的应用

1前言目前在水下进行定位和导航最常用的方法就是声学方法。由水下声发射器及接收器相互作用,可以构成声学定位系统。按接收基阵或应答器阵的基线长度,可分为长基线、短基线和超短基线三种声学定位系统。根据不同的定位要求,可以利用不同的定位系统。声学定位技术是对已知目标在一个特定的时间和空间中进行定位的技术。随着电子计算机微处理技术的发展和应用,它可以实时、快速、连续自动地显示出所需要的位置信息。声学定位系统与其它导航系     

海底三维声学图像实时处理系统设计

结合多核CPU硬件PC平台,设计了一种海底三维声学图像实时处理系统,主要包括声学前端信号处理子系统、数据传输控制子系统和PC客户端图像处理系统三个部分。声学前端信号处理子系统统根据接收到的多路声学换能器信号,通过两级FPGA信号处理,采集多通道水声信号,进行实时电子聚焦波束形成。为了解决海量声学数据快速传输问题,数据传输控制子系统未采用传统用户空间TCP/IP传输机制,而是直接通过嵌入式PowerPC处理器在Linux内核态采用DMA通道进行声学数据转发,减少系统调用和数据拷贝开销,有效提高网络传输效率。针对海量声学数据实时处理需求,PC客户端图像处理系统通过对复杂、耗时的单帧重建和数据拼接算法模块根据声学数据点的角度范围进行等分分割,对每个子范围声纳数据采用多线程并行处理,均衡多个CPU核之间负载,实现高性能三维声学图像实时处理。通过室内水池和湖试实验,结果表明该系统能够实时高效地进行三维声学图像采集、传输与处理。     

海底大地基准建设技术及其研究进展

海底大地基准网将是新一代国家综合PNT（Positioning, Navigation and Timing）系统建设的重要组成,也是未来海洋立体观测系统的基础设施。联合全球卫星导航定位系统和声学测距的GNSS-声学定位技术可用于高精度水下定位,直接服务于海底大地基准网建设。本文聚焦海底大地基准建设技术,简要梳理了国内外水下声学导航定位技术及系统背景,分析总结了海底大地基准建设的站址勘选及布放技术要点,在讨论GNSS-声学观测平台和数据采集技术基础上,重点探讨了GNSS-声学定位的数据处理方法研究进展,最后简单介绍了GNSS-声学的当前主要应用并展望了未来海底大地基准建设的技术需求和应用问题。     

水下声学定位系统及其应用

分析了短基线、长基线和组合水声定位系统的特点，并就国内外声学定位系统的技术发展，对水声定位系统的分类及其原理、定位精度、发展现状与应用等方面进行了讨论。     

超短基线声学定位原理及其应用

声学定位系统（Acoustic Positioning System)的技术研究和应用开发在现代海洋科学调查中起着重要作用。以挪威Simrad公司的HPR410P超短基线定位系统为例，从几方面讨论了超短基线（Ultrashort Baseline)声学定位系统的原理、应用范围、定位误差来源及其相应的修正方法；通过最大程度地减少误差来提高系统的定位精度，从而获取高质量的海洋科研调查资料。     

EAVE潜器的辅助定位系统

具有声学导航定位系统的无人无缆潜器在水下构件中航行时会遇到声场、磁场干扰的麻烦。本文从分析水声通讯可靠性入手,说明辅助定位系统的必要性;结合所介绍潜器的特点,提出了一种既简单、又经济的辅助定位系统方案。     

水声定位技术的发展现状与展望

文章简述了传统的3种声学定位系统的工作原理、系统构成以及各自的优缺点,分别举例说明了市场上典型产品的性能、应用情况,并重点介绍了当前声学定位技术发展的新情况,预测了声学定位技术在未来的发展趋势。     

HiPAP100水下定位系统在海底摄像中的应用

分析了HiPAP100高精度声学定位系统及其水下定位原理,阐述了影响水声传播的因素及HiPAP100的解决办法,介绍了水下定位系统在我国海洋区域地质调查海底摄像测站作业中的应用,分析比较海底摄像常规定位与HiPAP100超短基线的定位精度,说明水下定位在海底摄像等水下拖曳和定点作业中的必要性和重要性。     

水下声学主动定位技术及其在载人潜水器上的应用

水下声学主动定位技术通过声应答的方式实现水下目标定位,主要分为长基线、短基线和超短基线等三种定位系统。它是海洋开发领域中的一个非常重要的组成部分,为水下目标探测、定位跟踪、海底地形勘探和水下遥控作业等各种高精度工作提供技术支持。在探讨以上三种水下声学主动定位技术的同时,并以"蛟龙号"为例,分析其在载人潜水器上的应用。     

GAPS：全球海洋水下定位系统

从1990年中期以来，由于全球定位系统的出现，水面载体的定位已不成问题。今天，使用简单的装置（除了部队特别的应用之外）任何水面载体都可以精确地定位。因为电磁波在水中第一厘米很快地衰减，GPS不能在水下工作。传统的可用系统和根据水面浮标与超短基线（USBL）声学定位系统引出来的长基线声学定位系统一样，不能满意地解决定位问题。     

AUV长基线系统海上应用中若干问题分析

对"CR-02"6 000 m自治水下机器人长基线声学定位系统海上试验中的若干问题从理论上进行分析和计算,并提出了解决方案。海上试验证明了方法的有效性和可靠性,为进一步的试验及应用积累工程经验。     

基于可重置联邦滤波器的水下运载体导航定位方法

单一导航系统无法满足水下运载体高精度、高可靠性的导航需求,文中根据常用水下导航系统的特点,提出基于可重置联邦滤波器的水下运载体导航定位方案,设计了以惯导系统(INS)为主参考系统,声学定位系统/深度计、多普勒计程仪(DVL)、罗经为子参考系统的联邦滤波器,并进行了仿真研究。结果表明文中设计的滤波器能有效融合各个传感器的导航信息,实现水下运载体高精度导航定位,并具有一定容错性。     

RTK GPS在超短基线声学定位系统安装校准中的应用

超短基线（uhra short base line,USBL）声学定位系统的换能器安装是具有一定方向性的,但是,在安装过程中,不能保证换能器方向与船艏方向严格一致,必然存在不可忽视的系统误差,影响了测量精度;因此,必须通过校准消除系统误差。本文应用高精度RTKGPS实现了换能器安装方向的校准,取得了满意的结果。     

基于罗经/DVL/水声定位系统的水下组合导航方法研究

针对基于罗经/DVL航位推算系统位置误差积累的问题,研究基于罗经/DVL/水声定位系统的水下运载体组合导航定位方法,设计了组合导航方案,建立了基于航位推算系统的误差方程,在此基础上引入水声定位系统的位置量测信息,设计了卡尔曼滤波器,实现了罗经/DVL/水声定位系统的信息融合。最后对研究的方法进行了计算机仿真和半物理仿真实验。实验结果表明,该方法抑制了航位推算系统位置误差发散,且减小了水声定位数据波动幅度,实现了水下运载体的高精度导航定位。     

深海超短基线声学定位系统计算目标水平距离的一种新方法

对深海环境中工作的潜器或设备载体进行定位测量是深海调查的重要任务之一，本文基于射线声学原理对超基线声学定位系统的定位数据提出了一种迭代处理算法，能够得到非常精确的水平距离测量结果，这种方法对于大洋调查的深拖系统和其他下水设备定位有重要的现实意义。     

一种由微机控制的波浪数据采集系统

该波浪数据采集系统应用重力测波仪作传感器,由IBM—PC/XT微型计算机控制,将模拟信号经过A/D转换器进行波浪数据采集。采集到的数据按设计格式存入软盘,以便用处理程序进行统计和谱分析。本系统的数据采集程序在1987年9—11月西太平洋热带海域考察中得到应用,取得了较好的效果。     

微计算机生物医学测控系统

生物医学领域中许多工作对微计算机系统的要求常常是共同的。对信号应进行实时监视、记录、处理分析、存贮或输出。有些工作还要求系统给出触发信号,或能自动响应生物的行为反应。本文介绍一种生物医学微机测控系统的原理。作者研制的系统基于APPLE Ⅱ微机(已投入生产)和IBM PC,PC/XT微机,也容易转到其他计算机上。当然,该系统也可开拓应用到其他科技领域。     

船用拖曳体水声跟踪定位系统

本文介绍利用声学超短基线定位原理设计的一种船用拖曳体水声跟踪定位系统。本系统可以在舰船航速为７～１２ｋｎ的情况下对水下拖曳体进行跟踪定位，其定位精确度优于±０．８°。本文简述了它的基本性能、工作原理、关键技术及试验结果。