四点长基线深海定位模型建立方法及精度分析

高精度水下定位技术对于维护国家海疆安全、海洋权益和国民经济建设具有十分重要意义和实际应用价值。根据射线在水中的传播特性,利用双曲面定位方法建立长基线深海定位模型,通过计算机仿真获得4 000 m水下信源在10 km~2正方形范围内的定位误差精度及分布规律。结果表明:浮标网络中心位置定位精度最高,可得到亚米级;离中心位置越远,定位精度越差。     

基于扩频通信的深海水声定位技术研究

深海空间站在母船伴随保障时面对恶劣天气存在安全风险及水下多平台作业低效的问题,传统的单一的保障船模式仅依靠超短基线等水下定位方法,水下平台定位速度慢、误差大、相互感知协作困难,已无法满足要求.提出了一种基于通信信标的深海水声定位方法,采用宽带扩频通信进行时延估计,然后利用已建立的等效声速表查找等效声速,完成声线修正,从...     

深海季节性环境变化对半会聚区尺度水面声定位影响分析

针对深海声定位受海洋环境变化影响明显、需考虑测量系统的环境适应性和宽容性设计问题,提出一种评估海水环境变化对定位性能影响的仿真分析方法,将声场计算、误差传播与交会解算联合建模,以西太平洋中纬度海域夏季和冬季环境为代表性场景讨论了季节性环境变化对定位性能的影响方式和影响程度。仿真结果表明,当接收器位于海洋近表层时,在夏季和冬季呈现出两种不同的声信道样式,夏季季节性温跃层影响下的定位精度较差,冬季表面波导影响下的定位精度相对较好,两者均方根误差(RMSE)相差超过50 m;当接收器位于海洋中上层时,直达波有效作用范围的季节性变化引起定位性能差异,冬季定位精度优于夏季,两者RMSE相差15～20 m;当接收器位于海洋近底层时,利用可靠声路径定位精度较高,定位性能季节性变化不明显。研究认为,海水的季节性环境变化能够改变半会聚区尺度水面声定位的声信道特性以及到达声信息、误差传播、交会求解等测量因素,进而对接收深度位于海洋上层的声定位性能产生明显影响。     

推进器失效对深海采矿船动力定位性能的影响分析

深海中蕴藏着丰富的矿产资源,深海采矿船是深海采矿的重要装备,通过动力定位系统控制采矿船的海上位置,动力定位系统由若干推进器组成。采矿船在海上受到风浪流作用,推进器一旦失效极易发生采矿船运动失控等安全事故,本文研究推进器不同失效方式下动力定位性能,分析推进器不同失效方式动力定位功能的损失。根据势流理论计算波浪载荷,数值模拟深海采矿船不同位置的单个推进器失效和多个推进器失效方式下的时域运动响应,对比各种失效方式对深海采矿船纵荡、横荡、艏摇三个自由度运动的影响,分析各种失效方式对剩余推进器推力的影响。研究结果表明：采矿船空载90°浪向,推进器不同失效模式对于纵荡运动影响远小于对横荡和艏摇运动影响,船艉单推进器失效对于纵荡和艏摇动力定位的影响大于两个推进器失效影响;对于采矿船多自由度运动动力定位两个推进器失效大于单推进器失效影响;一侧两个推进器或两侧推进器同时失效,对动力定位的影响相同,对于横荡运动的影响最大。本文揭示了深海采矿船推进器失效对于采矿船运动的影响程度和机理,对于深海采矿船的安全作业具有指导意义。     

BDS/GPS组合系统在不同随机模型下的精度分析

合理的观测值权阵能提高BDS、GPS及其组合系统伪距单点定位的精度。对比分析了各系统在实测数据和模拟观测条件下等权模型、高度角模型、Helmert方差分量模型3种随机模型的定位精度。结果表明:在模拟观测条件下, BDS/GPS组合系统精度最高,BDS系统次之,基于Helmert方差分量模型的精度最优,高度角模型次之;在正常观测条件下, BDS系统平面精度高于GPS系统,但高程精度低于GPS系统,其余结论与模拟条件下结果一致。研究结果可在提高BDS、GPS及其组合系统伪距单点定位精度方法中起参考作用。     

一种水声定位数据后置处理方法

文章给出了定位数学模型和递推最小二乘算法,并且讨论了数据后置处理的过程和最小二乘法在数据后置处理中的应用,最后详细介绍了水池试验数据的处理结果。实验结果表明,利用递推最小二乘法能够有效地对定位结果进行平滑处理。     

拖曳声源深海脉冲多途效应及直达波传播特征

深海脉冲传播多途效应显著,直达波受海洋环境影响较大。基于南海某海域深水试验数据,采用Butterworth带通滤波器识别目标信号,进而分析近、中、远距离处VLA接收到的信号特征,并根据射线理论解释多途效应、直达波特征规律。结果表明:近距离目标信号可分为直达波及两次海底反射波;中距离可分为直达波与三次海底反射波;远距离目标信号弱,反射波特征不明显。其中,直达波声强显著低于第一次海底反射波,受夏季海面波导的影响,近表层深度处的直达波强度最大;50~200m深度层在强跃层控制下,声线向下弯曲,直达波信号随深度增加逐渐减弱;随传播距离增加,直达波逐渐减弱消失。     

用于深海作业的激光陀螺高精度定位定向系统的仿真与实验

定位定向技术是深海作业系统的主要关键技术之一。本文基于激光陀螺提出了一种用于深海作业的高精度定位定向系统研究方案,建立了一套相应的系统分析方法,对该方案的姿态、速度、位置误差进行了详细的仿真分析。进行了72 h静态定位定向实验,结果表明系统的俯仰角和横滚角误差小于0.006°,航向角误差小于0.035°,速度误差小于0.9m?s–1,定位误差小于29.9 km。实验结果与仿真分析结果基本一致,验证了该研究方案的可行性。和采用动力调谐陀螺的定位定向系统相比,本系统具有精度高和可靠性好等优点。     

半潜平台锚泊辅助动力定位时域模拟研究

随着海洋油气资源开发逐渐走向深海,浮式结构物的定位能力越来越受到人们的重视。锚的泊辅助动力定位系统是将锚泊定位和动力定位相结合的一种新型海上定位系统。它具有安全性高、定位能力强、消耗功率小的特点。本文以某深水半潜式钻井平台为例,通过建立锚泊辅助动力定位时域模拟程序,分析平台在工作海况下的定位精度和功率消耗,并与相应海况下的动力定位进行比较。分析结果表明,该时域模拟程序能较为准确的地反映实际平台的定位情况。与动力定位相比,锚泊辅助动力定位能够取得更好的定位精度和较小的功率消耗,是更理想的定位方式。     

深海ADCP数据处理及产品生产流程研究

本文基于深海海底动力平台采集的ADCP原始数据,论述了ADCP数据的标准化处理流程及质量控制方法,对原始数据及经过质量控制后的数据进行了不同角度和层面的分析。基于绘制的各类图件,对数据质量、数据有效性、设备性能做出了评估,并分析了深海观测点的海流状况。研究结果表明,本文研究的流程与方法针对ADCP观测数据处理效果良好,可为后续ADCP数据处理、产品生产及质量控制提供技术参考。     

三维激光扫描单点定位精度评定方法研究

三维激光扫描技术是当前的一种新技术,其仪器的精度评定方法还不完善,提出两种三维激光扫描单点定位精度评价方法,即外部符合精度评价方法和内部符合精度评价方法。介绍了两种方案的实施过程,并且通过实验进行了分析,得到了较好的评价结果。     

北斗伪距单点定位与差分定位结果精度分析

首先介绍了北斗伪距单点定位、伪距差分定位的基本原理和数学模型,然后根据自编程序,利用同济大学TJA站8天的数据进行计算及分析。结果显示:北斗伪距单点定位的精度平面方向上达到3.5m以内,高程方向优于8m,满足普通导航定位的需求。北斗差分定位的精度较伪距单点定位精度有了较大提高,其精度平面上达到1m以内,高程方向优于1.5m,能满足较高精度的需求。     

海面高对北斗定位精度影响的研究

研究了海面高要素对北斗一号卫星导航定位系统定位精度的影响规律,并进行了仿真计算,利用研制的海上用户接收机进行了陆地试验和海上试验,证明了考虑海面高因素的海上用户接收机能有效地提高北斗定位精度。     

GPS精密单点定位数据解算的精度对比

分别采用GAMIT和GrafNav两种不同的软件对南海区域不同时间、不同地点所测得的GPS精密单点定位数据进行了解算,并对同一数据的解算结果进行了精度分析。研究结果表明:这两种方法解算所得结果互差达到厘米级,说明GrafNav满足GPS精密单点定位数据解算要求,具有一定的应用参考价值。     

北斗卫星导航系统定位精度分析

为了对北斗卫星导航系统单点定位精度进行分析,考虑到北斗星座中三种异质卫星对应的观测量精度不同,采用加权定位法进行解算,实测结果表明,系统水平定位精度优于5m,高程方向优于10m,东向方向定位精度最高,系统可以满足亚太区域导航需求。     

影响罗兰C系统定位定时精度因素的实测分析

以罗兰C覆盖范围内典型区域实测得到的数据为基础,结合罗兰C定位、定时工作原理,通过理论分析和统计计算,量化了相同条件下同一点GPS与罗兰C接收设备、不同种类罗兰C接收设备之间的定时定位差异,剖析归纳出制约罗兰C定时精度提高的主要因素,并提出了解决问题的意见、建议,为有效提升我国罗兰C系统的定时定位精度提供参考与支撑。     

基于北斗系统的VRS技术在定位中的应用

在实际观测中发现北斗系统定位误差中有系统误差存在,通过对定位模型的分析发现,这种误差是由于北斗系统几何观测图形不好所造成的。基于VRS技术的思想,提出利用位置差分法提高北斗系统的定位精度。     

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。     

水下运载体定位理论模型及拖曳参数分析

通过分析连接水下运载体和信号浮标的缆绳的水下形态,提出一种将浮标的位置向水下延伸进行定位的方法。本方法比声学GPS定位系统更具经济性。并对拖曳系统某些参数进行了分析,得出了有益的结论。     

水下拖体声学超短基线定位测量及其卡尔曼滤波技术

水声超短基线定位技术是探测水下目标的有效手段。超短基线定位测得的原始数据具有不同程度的随机离散性。为了得到能够真实反映目标运动轨迹变化的坐标数据 ,本文应用了卡尔曼滤波技术来处理定位原始数据 ,取得了良好的结果