深水黑匣子声信标快速搜寻定位方法研究

为了在深水海域快速地搜索黑匣子声信标信号,采用拖曳式声信标探测仪是目前采用的主要手段之一。分析了黑匣子声信标搜寻探测仪的国内外发展现状,研究了声信标搜寻定位的两种测量方法,在此基础上设计了多元圆型基阵的换能器,研制了拖曳式的搜寻声纳系统。提出了自远而近、逐步推进的快速搜寻三步走策略,使搜寻工作可以更加科学合理,对实际工作具有重要的指导意义。     

基于模板匹配的航片框标定位法

针对数字化航空影像提出了一种新的基于影像匹配的框标定位方法。先通过内边缘检测搜索框标所在的匹配窗口,然后采用模板匹配的方式确定框标的概略位置,再依据所有的框标概略位置整体确定模板图像的旋转参数,进而对各框标进行精确的匹配定位。为简化算法,还提出了一种基于数学形态学的框标模板构建方法。实验证明,本算法自动化程度高、稳定、快速。     

一种低功耗海洋定位信标的研制与应用

研制了一种低功耗的定位信标,用于长期服役于水下的海洋仪器回收出水后的定位搜寻工作。信标基于GPS射频组件开发,与仪器固定在一起,待整体浮出水面后,会启动位置信号发送程序,通过电信网络,将该信标的实时位置发送至终端。经测试表明,信标性能可靠,可为海洋仪器的安全工作和顺利回收提供保障。     

基于图像处理的回声定位信号检测方法

鲸豚类海洋哺乳动物发出的回声定位信号是一种频率较高的短时脉冲信号,研究回声定位信号检测方法有助于快速、准确地检测海洋哺乳动物发声,进而更好地保护海洋哺乳动物.本文提出了一种基于图像处理的鲸豚类动物回声定位信号检测方法.该方法首先对收集到的数据进行分帧,计算每帧信号的时频图;使用Frangi滤波器对时频图进行滤波,以降低...     

一种简易的潜标辅助寻标定位系统

介绍一种自主研发的、结合GPS定位和水声测距于一体的潜标自动搜寻定位系统。系统由安装于搜索船只上的全球定位系统GPS接收机、水声释放器甲板单元、综合信号接收处理单元(由计算机组成),以及集成于潜标系统水声释放器上的水声应答系统组成。利用GPS定位原理,将GPS测得的定位信息,与水声测距技术相结合,实现潜标系统的空间定位,为潜标系统的可靠回收提供技术保障。     

基于小型三维阵列的瞬态声源快速被动定位方法

重物在落水和着底过程中都会产生瞬态声信号,这类信号可被运用于浅水区域水下目标定位。 针对浅水区域目标定位的问题,提出了一种基于小型立体五元基阵的瞬态声源快速被动定位算法。 在分析重物落水信号特征的基础上,选取合适的广义互相关加权函数求得传声器之间的声程差,运用快速最小二乘搜索算法进行声源定位。 结果表明:运用 5 传声器阵列可以同时兼顾定位精度和鲁棒性,且满足实时性要求,该方法可运用于浅水区域瞬态声源定位等领域。     

黑匣子搜索定位浮标设计与实现

根据黑匣子信标的特点,介绍了一种有针对性探测的黑匣子搜索定位设备的设计及实现过程。该黑匣子搜索定位设备采用剖面漂流浮标技术,通过加装水听器,实现对水下黑匣子信标信号进行区域定位和距离估算。发现目标后,自动上浮至水面,通过卫星将目标位置信息发往监控中心,实现目标快速搜索定位,节省人力物力,争取宝贵的搜索时间。通过原理样机的研制实现,经过相关的湖上验证试验表明,该型设备初步具备黑匣子探测能力。     

基于MapX Mobile开发的个人移动导航系统

随着导航技术的发展,个人移动导航系统成为人们关注的热点。本文介绍了一种基于MapX Mobile开发的个人移动导航系统,实现GPS信号的接收和处理、GPS信号点的地图匹配。通过对地图上导航点、线的设置,可以在PDA上准确、快速地进行自主导航。     

旁侧声呐在海底探测中的应用和工作船动态定位施工技术

随着海洋工程建设及海上事故和海难的增多,日益增加的海底障碍物给海上安全生产和航运带来了前所未有的挑战和安全隐患,需要进行海上搜寻和水下探摸与处理。旁侧声呐和动力定位船的配合使用是处理这类问题的最佳选择,但租用动力定位船费用昂贵,成本很高。而根据工作区的实际情况利用渔船改装的动态定位船操作简单,且费用低廉,被海洋工作者广泛采用。本文介绍了旁侧声呐在海底障碍物探测中的应用和渔船改装的GPS动态定位船进行水上定位的工作原理和施工方法。装备GPS导航软件的渔船可以指示船只的实时位置。通过改变锚绳长度来改变船只位置的动态定位技术适用于水下搜寻和探摸处理工作。     

GPS精密单点定位精度分析

首先介绍了精密单点定位技术，然后详细分析了这种技术的精度，最后基于这种技术，对现在运行的无线电指向标/差分GPS台站，提出了改进建议。     

基于相关性分析的水下定位异常数据校正及丢失数据修补方法

超短基线是实现水下拖体设备精确导航定位的必备设备,是目前我国在国际海底区域进行资源深入调查研究的重要装备。受水声信号传播损失、多径效应和其它设备噪声等因素的影响,超短基线水下定位数据存在诸多异常点,已严重影响水下定位数据的可信度和使用。针对该问题,本文提出并实现了一种基于相关性分析的剔除随机异常点和回归填充改正算法,并采用国际海底区域实测水下定位数据对算法可靠性进行了验证,同时采用模拟仿真方法对小时间尺度的定位数据进行了预测对比,取得较好效果。结果表明,该算法快捷、有效,有望在后续国际海底区域调查中推广应用,为国际海底资源调查水下装备的准确定位提供直接服务。     

基于单水声信标距离量测的匹配定位方法

水声通信和测距能力是实现水下航行器准确定位的重要技术手段。当前基于水声定位的方法主要有利用测距和测向功能的水声定位技术以及水声测距辅助导航技术,二者的系统物理复杂度都比较高。本文提出了一种基于单水声信标距离量测的匹配定位方法,航行器在水声信标测距覆盖范围内,利用航行过程中多次测距信息构建测距圆序列形成位置约束,基于航位推算导航信息,将航行器在连续测距时间段内的相对航迹在圆序列上进行最优匹配,从而获得位置估计,通过对测距误差进行补偿可进一步提升定位精度。本方法所需物理系统结构复杂度低、可操作性强,仿真实验表明,该方法可以独立实现较高精度的定位。     

Ray Theory Application in Long Baseline System

The long baseline (LBL) system is widely used to locate and track autonomous underwater vehicles (AUV) through acoustic communication.Three important issues are presented here in LBL system application with AUV.Those issues which regard the normal acoustic communication between LBL system and AUV are the depth of towed array,the length of beacon cable,and the effective area of the AUV.The first issue is the key of the LBL system,which ensures the normal communication between towed array and beacons.The second issue which impacts the normal communication from the AUV to beacons in available range should be considered after the first one has been settled.Then the last issue determines the safe work area of the AUV.The ordinary differential equations (ODE) algorithm of ray is deduced from Snell′s law.The ODE algorithm is applied to obtain sound rays from sound source to receiver.These problems are solved by the judgment that whether rays pinging from a sound source arrives at a receiver.The sea trial shows that these methods have much validity and practicality.     

基于矢量信号处理的水声定位系统

将传统的水声定位系统与矢量水听器相结合，设计了一种全新的轻便型长基线被动水声定位系统。介绍了系统的组成和工作原理，并结合近年来出现的矢量信号处理技术，设计了新的实时信号处理软件。经湖试和海试，系统的可行性得到了初步的验证。     

水下导航定位技术在大洋科考调查中的应用

水下声学定位、惯性导航定位、多普勒声纳以及组合导航定位是目前我国大洋科考调查工作中的几种主要水下导航定位技术。通过分析常规调查装备、ROV、AUV和载人潜水器等4类主要水下科考设备的导航定位系统实测数据,给出不同水下导航定位模式的现场作业精度,为我国大洋科考调查工作中水下导航定位技术的选择与应用等工作提供参考。     

A Study of a Short-Baseline Acoustic Positioning System for Offshore Vessels

The underwater position of the beacon determined using the conventional mode of the short-baseline acoustic positioning system (SBL system) is usually incorrect due to the inaccuracy of underwater-measured sound speed, which is affected by the environment. This article presents a corrected mode of SBL system to offer a precise solution for the underwater beacon position. The corrected mode using the formulation of Euclidean geometry converges quickly and efficiently, obtaining the precise position of the beacon. Finally, a simulation of coring missions of a vessel is presented to verify the accuracy of the corrected mode of the SBL system.     

A long‐range and high‐resolution underwater acoustic positioning system

Abstract

It is desired to track the location of an underwater data collecting platform using acoustic range data. A long‐range and high‐resolution acoustic system for underwater locating has been investigated. The system provides continuous and highly accurate tracking of a platform referenced to bottom‐mounted buoys. Each reference buoy contains an acoustic transponder, which is used to obtain ranging data from the transponder to the platform. The transponder has a signal source that is phase‐modulated by a maximal‐length binary sequence and a correlation processing unit to be capable of detecting received acoustic signals with high SNR in a noisy environment or in attenuation due to long‐range propagation, and to identify multipath acoustic signals. The acoustic system has been designed and sea tests tried. The results of that experiment have yielded capability of a submeter underwater acoustic positioning system.