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1、總第277期艦船電子工程Vol.37No.72017年第7期ShipElectronicEngineering艦船電子工程41短基線水下定位原理及誤差分析?121張宇季曉燕張丹（1.石家莊鐵道大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院石家莊050043）（2.華中光電技術(shù)研究所-武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室武漢430074）摘要基于短基線的定位系統(tǒng)在資源開采、水下目標(biāo)的探測(cè)識(shí)別等領(lǐng)域均有著十分重要的作用，但復(fù)雜的水下環(huán)境會(huì)給定位系統(tǒng)帶來一定的定位誤差。因此需要分析定位過程中的多個(gè)誤差源，并計(jì)算這些誤差源對(duì)定位過程的影響。論文利用幾何方法進(jìn)行定位計(jì)算，并針對(duì)系統(tǒng)本身和系統(tǒng)所處環(huán)境帶來的
2、誤差進(jìn)行公式推導(dǎo)和分析，包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差等，同時(shí)對(duì)誤差進(jìn)行仿真，并提出了減小誤差的方法，為工程實(shí)踐提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞短基線；水下目標(biāo)定位；誤差分析中圖分類號(hào)P229DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2017.07.011ShortBaselineUnderwaterPositioningPrincipleandErrorAnalysisZHANGYu1JIXiaoyan2ZHANGDan1（1.SchoolofInformationScienceandTechnology，ShijiazhuangTiedaoUnivers
3、ity，Shijiazhuang050043）（2.HuazhongInstituteofElectro-optics-WuhanNationalLaboratoryforOptoelectronics，Wuhan430074）AbstractMeasurementsystemplaysanimportantroleinresourceexploitationandunderwatertargetdetectionandrecogni?tionbasedonshortbaseline.Duetothecomplexhydrologicalenvironm
4、ent，ourmeasurementwillhavesomepositioningerror，there?fore，theerrorsourceandpositioningaccuracyshouldbeanalyzedandcalculatedbeforeusingthepositioningmethod.Thepaper，usesgeometricmethodtoknowwherethetargetis，analyzesandsimulatestheerrorwhichcomefromthesystemitselfandtheenvi?ronment
5、，includingsystematicerrorandrandomerror，andgivessuggestionsthatcanreducetheerrors.KeyWordsshortbaseline，underwatertargetlocation，erroranalysisClassNumberP229傳感器、聲速剖面儀等獲取的姿態(tài)數(shù)據(jù)、GPS信息、1引言聲速等來輔助基陣進(jìn)行定位和誤差修正。在海洋資源開發(fā)過程中，水下測(cè)繪是一切海洋2水下定位算法分析［1-3］活動(dòng)的基礎(chǔ)。在近?；蛘吒劭诘任恢眠M(jìn)行作業(yè)時(shí)，由于觀測(cè)點(diǎn)較少，地形并不復(fù)雜，需要的并不是直
6、線排布的雙陣元是將收發(fā)設(shè)備分置于不同像多波束測(cè)深儀這樣整體結(jié)構(gòu)完善功能齊全的大地域，利用超聲波的時(shí)空特性實(shí)現(xiàn)對(duì)水中目標(biāo)的探型設(shè)備。為適應(yīng)市場(chǎng)的需求，本文提出一種基于雙測(cè)與跟蹤。定位系統(tǒng)通過測(cè)量聲波往返基陣中三水聽器的水下定位方法，根據(jù)其定位方法分析其定個(gè)水聽器的時(shí)間差來獲得相對(duì)航向，利用聲波分別位過程中的誤差，為工程實(shí)踐提供理論依據(jù)。目到達(dá)連個(gè)水聽器的時(shí)間得到水聽器與被測(cè)聲源之前，水下定位不只使用水聽器來進(jìn)行水下定位，更間的距離。多的使用GPS（GlobalPositionSystem）、羅經(jīng)、姿態(tài)如圖1所示，利用安裝在船體底部的水聽器基?收稿日期：20
7、17年1月7日，修回日期：2017年2月19日作者簡介：張宇，男，碩士研究生，研究方向：水下定位與導(dǎo)航、嵌入式電路設(shè)計(jì)。季曉燕，女，高級(jí)工程師，研究方向：水下定位與導(dǎo)航、電氣總體。張丹，女，碩士研究生，研究方向：水下定位與導(dǎo)航、嵌入式軟件。42張宇等：短基線水下定位原理及誤差分析總第277期22222陣接收水下目標(biāo)的周期性聲波信息，利用回波時(shí)延ì(x-d)+y+h=ct1?22222和GPS信息對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行定位計(jì)算，使用聲速剖íx+y+h=ct2（1）?22222面和姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)對(duì)定位結(jié)果進(jìn)行修正。?x+(y-d)+h=ct3易得：22222ìct
8、-ct+d21?x=2d?22222íct2-ct3+d（2）?y=2d?222
