短基線定位系統(tǒng)測量精度分析.pdf

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1、總第203期2011年第5期艦船電子工程ShipElectronicEngineeringV01．31No．590短基線定位系統(tǒng)測量精度分析’陳建國邵云生彭會斌(海軍駐上海地區(qū)水聲導(dǎo)航系統(tǒng)軍事代表室上海201108)摘要文章簡單介紹了短基線定位系統(tǒng)工作原理的主要優(yōu)缺點，對某三維短基線定位系統(tǒng)測量誤差進行了仿真，對主要誤差來源進行了分析，并提出了提高該系統(tǒng)測量精度的一些方法。關(guān)鍵詞短基線；水聲定位；測量精度中圖分類號U666．1MeasurementAccuracyAnalysisofShortBaselinePositionillgSystemChenJianguos

2、haoYullshengPengHuibin(MilitaryRepresentatives0fficeofUndenⅣatersound&NavigationSyst咖inSHAr齙，shanghai201108)Abst憎ctThispaperintroducestheprinciple，mainadvantageanddisadvantageoftheshonbaseline(SBL)positionillgsystem，simulatesthemeasurememerrorsofakindofthrerdimensionalSE兒positiollingsys

3、tem，amlysesthesourceoftheerrors，presentssomewaySofp舢tingthemeasurernentaccuracyofthesystenKbyWordsshortbaseline，acousticpositioning，measur鋤entaccuracyCIassNumberU666．11引言一個共同特征就是有多個基元，基元一般為接收器或應(yīng)答器，基元間連線稱為基線，根據(jù)基線長度可水聲定位系統(tǒng)主要指的是可用于局部區(qū)域精分為長基線系統(tǒng)、短基線系統(tǒng)和超短基線系統(tǒng)[1

4、。確定位導(dǎo)航的系統(tǒng)，它可在局部海域?qū)λ履繕诉M表1列出了水聲定

5、位系統(tǒng)根據(jù)基線長度的分類及行高精度的定位，并對水下載體進行導(dǎo)航；系統(tǒng)的主要特點。表1水聲定位系統(tǒng)分類定位類型基線長度(m)主要特點基元位置簡稱長基線100～6000定位精度較高，但在深水使用時數(shù)據(jù)更新率低，基元布放、校準和回收過程通常在海底U扎復(fù)雜。短基線1～50精度介于長基線和超短基線之間，可在船舶或其它平臺安裝，但不可避免載體SBL受到載體噪聲干擾。超短基線<1定位精度比以上兩種差，結(jié)構(gòu)緊湊，可以作為一個整體進行安裝，便于選擇載體uSBL隨著海洋開發(fā)事業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水聲定述了短基線定位系統(tǒng)的基元布置、定位解算原理，位系統(tǒng)有越來越廣泛的用途，可用于水下目標跟并

6、對定位誤差進行了仿真分析。是裹篡鎏≮2彗警妻慧簍黧摯嚶譬鯊2短基線定位系統(tǒng)位及維修等；在軍事上，在預(yù)定海域布放一些基元，。74一一?！弧?、～可對到達該海域的潛艇進行精確定位，并對潛艇慣短基線定位系統(tǒng)(SBL)與長基線定位系統(tǒng)的導(dǎo)設(shè)備進行校準，提高潛艇作戰(zhàn)效能。本文詳細闡一個重要區(qū)別是定位基元布置在船底，3個以上的·收稿日期：2010年12月2日，修回日期：2011年1月7日作者簡介：陳建國，男，工程師，研究方向：艦船導(dǎo)航。邵云生，男，高級工程師，研究方向：艦船導(dǎo)航。彭會斌，男，工程師，研究方向：艦船導(dǎo)航。2011年第5期艦船電子工程91基元在船底構(gòu)成基線陣，形成三角

7、形或四邊形陣，通過測量聲波在應(yīng)答器和接收器之間的傳播時間來確定斜距，通過測相技術(shù)來確定方位，進而推算出應(yīng)答器(被測目標)的位置?；g的距離一般超過10m，它們之間的相互位置關(guān)系精確確定，形成聲基陣坐標系，基陣坐標系與船坐標系的相互關(guān)系由常規(guī)測量方法確定。短基線定位系統(tǒng)一般配備位置、姿態(tài)、艏向測量設(shè)備，建立當?shù)氐乩碜鴺讼怠Ｍㄟ^測量相對基陣坐標系的位置，就可計算出被測目標的大地坐標。短基線定位系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)組成簡單，便于操作，不需要組建水下基陣線，測距精度高；缺點是需要在船底布置3個以上的發(fā)F=；：絲≥雩射接收器，要求安裝在了尸了尸_尹換能器嚴格的相對位置和空ij．

8、，，間上，在深水區(qū)為達到％i^2『，々’更好的定位精度需加：j，／大船底基線長度，對安≯7裝船只要求較高，整個。型應(yīng)答器系統(tǒng)需要做大量的校圖l短基線定位示意圖準工作；定位精度除與水聲系統(tǒng)精度有關(guān)外，還依賴于位置、姿態(tài)、艏向測量設(shè)備的精度。圖1為短基線定位示意圖[2]。3坐標系定義在測得目標相對基陣坐標系的位置后，如需要被測目標的絕對位置，就需要用到慣性導(dǎo)航中常用的幾種坐標系，它們的具體定義如下[3]：1)地理坐標系(簡稱g系)—o■KZ。，坐標系的原點取在載體的重心。X。軸指向北，即N；L軸指向東，即E；乙軸指向地，即D。此時的地理坐標系常表示為右手