一种深海拖曳系统稳健可靠的组合定位方法

为了解决深海拖曳系统定位异常、不连续以及误差积累的问题,提出了一种联合惯性导航系统(INS)和超短基线定位系统(USBL)的组合定位方法,利用在航声线跟踪实现USBL的高精度定位,顾及INS和USBL系统的互补性,并结合Kalman滤波构建了INS+USBL的组合定位模型。将该组合定位模型应用于"向阳红01"船深海拖曳系统在南海的定位实验并与USBL的定位结果比对,实验表明,组合定位方法有效地解决了深拖系统定位异常且不连续问题。INS+USBL组合定位方法可以满足深海拖曳系统的稳健可靠定位,对于深远海定位具有重要意义。     

锚泊辅助动力定位系统艏向控制模式研究

锚泊辅助动力定位系统是一种将锚泊定位与动力定位结合起来的新型定位方式。对该系统的艏向控制模式进行了研究。在该模式下,控制系统将只对平台的艏向运动施加约束。同时对平台在该模式下的定位进行了时域模拟,并与锚泊定位和水平面三自由度均施加约束的全定位模式进行了对比。结果表明,在一般海况下,相比锚泊定位,该定位模式能显著提高平台的艏摇控制精度;相比全定位模式,该定位模式消耗的功率更小、更经济。艏向控制模式是锚泊辅助动力定位系统的一种工作模式,在相应海况条件下采取该定位模式,能够实现精确和经济的定位。     

精密单点定位技术在海上工程中的应用

结合海上科研工程实践,对GPS精密单点定位模型及数据处理方法进行研究,并采取陆上静动态定位和海上动态定位试验进行了精密单点定位精度统计和分析。结果表明:在超出常规差分定位基线长度限制的广阔海域,采用精密单点定位技术可实现亚米级实时动态定位,为海上高精度实时动态定位应用提供了技术依据。     

海道测量异常定位数据的实时检测技术研究

依据海道测量定位数据实时处理的要求和异常定位数据的特点,提出了将定位数据实时处理过程与异常数据检测过程相结合的思想,构建了一种用于海道测量异常定位数据的实时检测模型。分析结果表明,该模型能有效处理定位数据的异常值,对测线的异常定位数据具有良好的检测能力,适用于海道测量中的定位异常数据的实时处理。     

海道测量定位数据后处理的拟合算法研究

根据海道测量定位数据后处理的要求,对定位数据后处理中的拟合算法进行了研究,提出了一种基于多面函数拟合的后处理方法,并给出了相应的数学模型。实例结果表明,后处理中采用多面函数拟合法处理测线定位数据可提高定位数据的可靠性,拟合精度可将精密动态定位控制在厘米级。上述方法有利于提高海道测量中海上定位成果的质量。     

基于卫星的水下载体实时水声定位模型

为适应水下载体高精度实时导航定位的需求,提出了基于卫星导航定位的浮标水声定位系统定位模式,主要讨论了长基线固定浮标定位系统和超短基线单体智能浮标系统的工作原理和点位计算模型,分析了水声定位系统定位的准确度和误差源,对促进全球海域实现全天候高精度完全水下自主定位具有一定的指导意义。     

基于回归方程GPS单频精密单点定位算法

研究了单频GPS精密单点定位的算法,包括单频精密单点定位的回归方程及卡尔曼滤波用于单频精密单点定位,探讨卡尔曼滤波的观测方程和状态方程,给出了状态转移矩阵及系统噪声矩阵.通过算例验证了在1s采样率的情况下,定位达到了分米级的精度.     

船舶机动定位技术及其实现方法

为改善动力定位船舶在高海情下的定位能力,研究了机动定位的控制方式,并设计了一种机动定位模糊控制系统。其特点是模仿人类的航海技巧,通过充分利用环境力,实现船舶的定位与机动。仿真结果表明,在高海情下,机动定位方式可以实现较高精度的定位控制,并且其辅推功率消耗较小。     

基于海洋石油201 DP模式的东方1-1导管架安装技术

从动力定位起重船舶进行导管架海上安装研究出发,总结归纳了动力定位起重船舶海上安装导管架等大型结构物的优势,并以深水动力定位铺管起重船"海洋石油201"安装导管架为例,提出了南中国海大型导管架采用动力定位安装的环境限制条件及动力定位能力分析方法,数值分析导管架下水扶正过程,给出了东方1-1 WHPF导管架动力定位安装的关键步骤及方案设计。该研究对恶劣海况下的大型导管架安装具有一定的借鉴意义。     

惠州25-8 DPP组块动力定位浮托安装研究

从动力定位船舶浮托安装研究出发,归纳了动力定位船舶浮托安装的优势,并以"海洋石油278"驳船进行组块浮托安装为例,提出了南中国海大型组块采用动力定位船舶浮托安装的气候窗及动力定位能力分析方法,给出了惠州25-8 DPP组块动力定位浮托安装的关键设计结果。本研究对环境恶劣海况下的大型组块浮托安装具有一定借鉴意义。     

顾及声线高度角的水下定位随机模型优化

先验随机模型本身的误差会给参数估计带来随机性影响,水下定位等权随机模型简单却不符合实际。基于这一事实,在水下声纳定位模型和随机模型基础上,讨论了随机模型不完善对参数估计的影响。考虑了影响定位主要误差源与高度角之间的关系,结合统计经验提出了基于声线高度角相关的水下定位随机模型。试验表明,优化后的高度角相关随机模型在定位精度上较等权随机模型有所提高。因此,在水下定位中,应减少低高度角观测值的权重,利用提出的随机模型可以减小高度角观测误差对定位精度的影响。     

利用相关逼近法建立定位与姿态数据的同步模型

根据海道测量精密测量的需求,对姿态与定位数据融合的同步方法进行了研究。通过GPS大地高数据和升沉数据,建立了一种基于相关逼近原理的定位与姿态数据同步模型。该模型能够确定定位与姿态数据的相对延时,实现两类数据在同一时间基准下的同步。实例计算表明,定位与姿态数据的相对延迟时间已成为两类数据融合应用中必须考虑的因素。由同步模型解算后,GPS大地高数据与总升沉数据体现了更好的一致性,由此也验证了模型的有效性。     

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。     

抗差Helmert方差分量估计在水下声学定位中的应用

水下声学定位观测数据中不可避免地存在粗差,随机模型解算广泛地采用等权模型,模型实现简单,但与实际不符,且不能抑制粗差影响。针对该问题,提出一种基于IGG3方案的抗差Helmert方差分量估计方法。该方法通过水深和观测距离将观测值分为两类,利用Helmert方差分量估计确定不同类观测值的权比,抗差解决了粗差导致Helmert方差分量估计模型失效的问题。实验结果表明,相比于传统解算方法,抗差Helmert方差分量估计方法可以合理确定各观测值权比,削弱粗差影响,提高水下定位精度和可靠性。     

顾及声速误差的USBL/SINS紧组合导航算法研究

采用水下超短基线定位系统和捷联惯导系统组合对水下潜器进行导航时,未知的声速误差会严重影响组合导航的精度.顾及超短基线定位系统的噪声水平、阵列上接收单元的误差特性以及和捷联惯导系统在导航性能的互补性,基于平面波近似原理,建立了SINS/USBL紧组合系统的状态方程和量测方程,并对未改正的声速误差在线估计,提出一种超短基线...     

深水钻井船动力定位能力分析方法研究

在风载荷估算的传统模块法基础上,引入了形状修正系数、方向修正系数和遮蔽系数,提出了适合于钻井船风载荷估算的改进模块法,可为钻井船动力定位能力分析提供更准确的环境载荷。同时,针对深水钻井船配置有数量众多推力器的特点,采用序列二次规划法进行推力器的推力分配优化求解,形成了适用于深水钻井船的动力定位能力分析方法,并编制了相关分析软件。实例分析表明,本方法计算结果可靠,可以用于深水钻井船的动力定位能力评估。     

超短基线定位原理及校正方法研究

通过探讨超短基线和GPS技术相结合的三维立体定位原理,分析超短基线定位误差来源,如安装偏差、声速误差、船姿态变化引起的偏差等,利用以最小二乘法为理论基础的动态校正法对超短基线定位误差进行了修正,将校正前后的定位数据标准偏差和剩余偏差处理后对比发现,这种方法可以极大地提高水下目标定位的精度,减少定位的误差,这也在实际应用...     

Underwater Terrain Positioning Method Based on Least Squares Estimation for AUV

To achieve accurate positioning of autonomous underwater vehicles, an appropriate underwater terrain database storage format for underwater terrain-matching positioning is established using multi-beam data as underwater terrain-matching data. An underwater terrain interpolation error compensation method based on fractional Brownian motion is proposed for defects of normal terrain interpolation, and an underwater terrain-matching positioning method based on least squares estimation (LSE) is proposed for correlation analysis of topographic features. The Fisher method is introduced as a secondary criterion for pseudo localization appearing in a topographic features flat area, effectively reducing the impact of pseudo positioning points on matching accuracy and improving the positioning accuracy of terrain flat areas. Simulation experiments based on electronic chart and multi-beam sea trial data show that drift errors of an inertial navigation system can be corrected effectively using the proposed method. The positioning accuracy and practicality are high, satisfying the requirement of underwater accurate positioning.     

Underwater Terrain Positioning Method Based on Least Squares Estimation for AUV

To achieve accurate positioning of autonomous underwater vehicles, an appropriate underwater terrain database storage format for underwater terrain-matching positioning is established using multi-beam data as underwater terrainmatching data. An underwater terrain interpolation error compensation method based on fractional Brownian motion is proposed for defects of normal terrain interpolation, and an underwater terrain-matching positioning method based on least squares estimation(LSE) is proposed for correlation analysis of topographic features. The Fisher method is introduced as a secondary criterion for pseudo localization appearing in a topographic features flat area, effectively reducing the impact of pseudo positioning points on matching accuracy and improving the positioning accuracy of terrain flat areas. Simulation experiments based on electronic chart and multi-beam sea trial data show that drift errors of an inertial navigation system can be corrected effectively using the proposed method. The positioning accuracy and practicality are high, satisfying the requirement of underwater accurate positioning.     

基于声呐图像的深海采矿车组合定位导航算法

实现高精度的定位导航是深海采矿车完成海底工作任务的基础条件。在采矿车行进过程中,声呐设备生成的图像信息能够反映海底场景的变化,从而体现采矿车本身的运动,由此建立了一种声呐图像里程计,并将其与轮式里程计和USBL测量数据相结合提出了一种深海采矿车组合定位导航算法。首先对多波束前视声呐图像进行预处理,然后使用Canny算法进行特征检测并对特征点云进行配准,再结合声呐成像原理构建了声呐图像里程计运动模型,最后通过轮式里程计运动模型推导预测方程、声呐图像里程计运动模型和USBL测量数据推导更新方程,利用EKF（extended Kalman filter）算法实现基于多传感器融合的定位与姿态估计。海试数据验证了该组合定位算法能实现轮式里程计、声呐里程计和超短基线在速度、位置、艏向角估计、定位速率的精度互补,具有一定的有效性和精确性,该算法为深海采矿车的定位与导航算法研发提供了参考。