用海洋GPS进行水下运动载体的三维定位

用单个装载超短基线的海洋GPS进行水下运动载体的三维定位,和三个智能型浮标进行水下运动载体的三维定位相比,定位精度相当,隐蔽性更好,造价更低,更具实用价值。本文对单个装载超短基线的海洋GPS进行水下运动载体三维定位的原理和精度进行了较为详细的讨论,并得到了一些有益的结论,以供同行参考。     

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GPS的水下导航算法误差仿真研究

首先介绍了水下导航算法,采用GPS和水下参量测算相结合的方案,即当运行器在水下运行时,利用电子罗盘测量运行器的相对航向,水流传感器测算运行器的相对速度大小,利用学习阶段计算出海水流速,在水下运行器潜行时进行船位推算导航,用GPS精准的定位信号进行导航误差的校正。此算法精度的高低很大程度上取决于用来进行水下参量测算的传感器和用来方位校准的GPS。文中从各个传感器的误差着手,通过模拟仿真详细分析了电子罗盘、水流传感器和GPS的误差对导航精度的影响,对工程应用具有实际的指导意义。     

高精度水下定位的一种实现方案

提出了一种运用GPS和超短基线等设备实现潜器水下高精度定位的方案,给出了完整的定位解算数学模型,并进行了误差仿真分析。     

利用GPS导航信号进行水下地形测量的时间同步

介绍了应用GPS接收机输出的导航信号用于水下地形测量时间同步的原理，并分别讨论了用于模拟测深仪、数字化／模拟测深仪和数字测深仪的同步方法。     

GPS/GLONASS组合单点定位精度分析

介绍了GPS/GLONASS组合导航定位的基本原理,分析了需要解决的技术难点,比较了4阶、8阶RK(Runge-Kutta)数值积分方法,针对GPS、GLONASS两类观测值合理定权进行了讨论,利用一组实测数据,进行了组合定位的实际计算,分析了不同方案的伪距实时定位精度。     

水下GPS系统的设计与仿真

本文论述了水下GPS系统的设计构思,系统的设计中使用了伪随机序列信号,介绍了基于时延差测量值和径向速度测量值的水下定位方法,文中给出了一组多普勒频偏估计的湖试结果,并给出了定位仿真结果。     

远程GPS验潮方法研究

提出了基于精密单点定位(PPP)技术的远程GPS验潮方法,可有效地弥补现有实时动态GPS验潮模式受距离限制的缺陷。分析了影响GPS验潮精度的各种因素,并针对具体的试验区域,将远程GPS验潮方法在不同作用距离下的观测结果与验潮仪的观测结果分析比对,结果表明基于PPP技术的远程潮汐测量方法切实可行,因此扩大了GPS验潮的作用范围,提高了海洋测绘的作业效率。     

超短基线水下定位系统通信接口的实现方法

介绍了超短基线水下定位系统通信接口的软件实现原理和方法,详细讨论了程序中的几个关键问题,给出了以V isual C 为开发平台下的软件实现关键代码,并通过试验验证其有效性。     

矩阵体积法原理及其在水下差分GPS定位中的应用

给出了矩阵体积法的原理和方法,并使用矩阵体积法研究了水下差分GPS定位中设计矩阵的态性,导出了星形空间网中设计矩阵的体积与观测向量高度角参数的函数关系式,为研究星形空间网图形强度提供了数学模型。     

Development and experiments of the Sea-Wing underwater glider

Underwater gliders,which glide through water columns by use of a pair of wings,are efficient long-distance,long-duration marine environment observatory platforms.The Sea-Wing underwater glider,developed by the Shenyang Institute of Automation,CAS,is designed for the application of deep-sea environment variables observation.The system components,the mechanical design,and the control system design of the Sea-Wing underwater glider are described in this paper.The pitch and roll adjusting models are derived based on the mechanical design,and the adjusting capabilities for the pitch and roll are analyzed according to the models.Field experiments have been carried out for validating the gliding motion and the ability of measuring ocean environment variables.Experimental results of the motion performances of the glider are presented.     

Survey of underwater robot positioning navigation

Underwater robot positioning and navigation achieve autonomous underwater robot movement based on the premise that positioning obtains the coordinates of the relative position of the underwater robot using a sensor, and navigation yields a known location to the destination path planning. Due to the location of an underwater robot and the complex and changing environment in which it operates, it is difficult to achieve precise positioning using the traditional positioning method. This paper systematically analyzes and summarizes several typical localization and navigation methods of underwater robots, such as multisensor information fusion technology, underwater acoustic localization and navigation methods, GPS buoy, underwater vision, SLAM and coordinate localization and navigation of multiple underwater robots. Multisensory information fusion technology integrates the advantages of the above methods, enhances the system stability and robustness, overcomes the disadvantages of traditional positioning and navigation, and enables the autonomous navigation and positioning of underwater robots. Underwater acoustics enable flexible and convenient positioning, whereas GPS can achieve high-precision and high-positioning navigation information, and visual positioning effectively overcomes the problem of error accumulation. Multirobot cooperative positioning resolves the problem of positioning failure caused by the collapse of a single system and completes complex tasks that cannot be completed by a single robot, thus enhancing the stability and robustness of the system. This paper systematically describes the realization of these methods, presents an actual analysis of their respective advantages and problems, and discusses the development of the field of research prospects and application prospects.     

增强现实技术在水下定位测量中的应用

增强现实（AR）技术是应用领域非常广泛的新技术,涉及社会生活的多个领域,如医学、军事、交通、教育、娱乐、工业机械、景观规划、文物保护等,目前也已应用到水下工程中。本研究中AR技术首次成功应用到国内海洋工程水下定位测量作业中,以遥控水下机器人（ROV）为载体,搭载3D水下摄像机并配备相关水下传感器,通过专用AR软件将结构物三维模型、虚拟标识物、虚拟测量工具叠加到从水下传到水面的视频画面中,实现了水面操作人员与水下真实环境的实时交互,从而实时监测水下结构物的位置和姿态。将AR技术应用于水下定位测量,突破了传统的作业模式,具有高精度、高效率、低成本、无接触式和实时测量的优势特点,ROV不用紧贴结构物,软件操作便捷、测量数据精度可靠且实时显示,有效降低ROV的作业风险,提高作业时效。     

面向典型海洋现象观测的水下滑翔机应用综述

水下滑翔机是一种浮力驱动的无人水下自治观探测平台, 具有持续性、鲁棒性、自主性等特点, 是构建海洋观测技术体系重要的水下航行器之一。文章从水下滑翔机发展历程、运行方式和专用传感器展开, 基于国内外海洋学文献综述研究, 重点对水下滑翔机在典型海洋现象观测应用方面进行总结。水下滑翔机的运行稳定性、长时续, 观测高分辨率、低成本的特点, 满足了对海洋中尺度涡、内波、湍流、环流/边界流和锋面的长时间、精细化立体观测要求; 鲁棒性、自主性的特点使其能够适应台风过境、地震、原油泄漏前后等紧急恶劣海洋状况的监测; 运行平稳、低噪声的特点使其成为声学监测与探测的良好平台。对比分析国内外的水下滑翔机(组网)应用状况可以发现, 国内水下滑翔机在传感器、数据处理和组网技术方面都需要进一步完善。最后总结并展望了国内外水下滑翔机面向海洋现象观测的应用。     

超短基线定位的海上应用及精度评估

超短基线定位系统可以为水下调查设备提供精确的定位信息,是当今海洋探测工作必不可少的装备。超短基线定位系统的定位结果包含了多种来源的误差影响,对超短基线定位数据进行有效的处理是保证水下精确定位的前提。本文通过对超短基线基阵进行校准,并对其定位精度进行精度评估,对海上应用采集到的数据进行处理分析,对原始数据中出现的跳点进行剔除、滤波处理,得到较可靠的水下定位结果。     

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。     

基于雷达水位计的海浪波高信息提取算法及其精度评价

为了证明雷达水位计波高测量的有效性,基于PY30-1石油平台上的雷达水位计海面高度变化观测数据,开展了雷达水位计海浪波高信息提取算法研究。基于所发展算法提取海浪波高信息,与同一平台上的C波段测波雷达观测数据及平台附近的浮标观测数据进行了比对分析。结果表明,雷达水位计数据提取的海面波高数据与C波段测波雷达及浮标测量数据一致性较好,二者标准偏差分别为0.006和0.008 m,均方根误差(RMS)分别为0.55和0.60 m。波高小于4 m时一致性优于波高大于4 m的一致性,波高大于4 m时水位计提取的波高偏小。因此,雷达水位计可作为波高观测的重要数据源之一。     

水下目标方位估计的一种新方法

矢量传感器是一种新型水声传感器。介绍了应用矢量传感器确定目标方位的理论和方法，给出了仿真和实验研究结果，讨论了矢量传感器具体体积小、输出信号多、抗各向同性干扰等特性。最后定性地分析了目标方位的方位估值误差。     

略论海洋测高卫星GPS厘米级定轨的实施基础

基于对多种飞机的机载GPS测量实践,认为我国HY-2海洋二号卫星实现厘米级精度的星载GPS定轨测量的基础是:选择适合天线,捕获多颗在视GPS卫星;注重天线安装位置,减弱多路径效应影响;选择适合GPS信号接收机,确保星载GPS测量数据优质。