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双/多基地声纳定位算法研究

作　者: 孙志洁
导　师: 王英民
学　校: 西北工业大学
专　业: 水声工程
关键词: 多基地声纳定位精度三维定位精度分析定位误差的几何分布(GDOP)
分类号: U666.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

双、多基地声纳由于其收发设备分置,因而在水下目标的检测和定位方面,具有很多独特的优点。目前,对于双/多基地声纳的研究,已经引起人们极大的关注。本文依据双/多基地声纳的工作特点,对双/多基地声纳应用中的各种定位方法进行了研究:并通过仿真,对各种方法进行了性能评估和比较。本文的主要研究内容包括以下几个方面: 1.从双基地声纳的几何关系出发,列出了双基地声纳方程。对声纳方程中各参数的物理意义及影响因素进行了详细讨论。在对双基地声纳定位原理和定位误差分析的基础上,采用定位精度的几何解释(GDOP)来表示双基地声纳的定位误差。 2.针对双基地声纳水下目标定位问题,讨论了二维目标定位的六种基本方法以及优化方法。通过数值仿真,对基本方法中的四种方法的定位性能进行了详细的研究讨论,给出了双基地声纳定位误差的几何分布图。同时,通过对系统各个因素,如系统的各观测量的测量误差、站址误差、基线长度、声速波动等参数对算法性能的影响,得出了各方法定位误差的分布规律;为了充分利用双基地声纳系统的观测数据,提高系统的定位精度,采用加权最小二乘方法对系统的数据进行优化处理,仿真结果表明该方法定位精度明显高于基本方法的定位精度,能有效的改善发射站和接受站侧边区的定位精度,且定位性能受站址测量误差的影响较小。 3.讨论了当双基地声纳系统可同时获得三个观测量时,对水下目标进行空间三维定位的四种方法。通过数值仿真,详细讨论了各方法的定位性能,做出定位误差的几何分布图。通过对系统各个因素算法定位性能的影响,得出了各方法定位误差的分布规律;将仿真结果进行对比,得出结论:距离信息对算法的定位性能影响较小,系统的定位性能主要受角度观测信息的影响较大。实际应用中,努力提高角度测量精度是提高双基地声纳系统定位精度的最有效的办法之一;与二维情况相比,系统实现三维空间目标定位的定位精度略有下降,这是由于引入了高度信息而使系统的误差增大所导致的。西北T业大学硕十学位论文 4.把双基地声纳系统的定位方法推广到多基地声纳系统的研究中,讨论了多基地声纳系统利用距离信息进行定位的定位原理,并对不同站址布局下,系统的误差分布特点进行了研究,得出最优的站址布局方案。同时,以某型声纳为实例,详细讨论了多基地声纳的配置方案。关键词:多基地声纳;定位精度;三维定位;精度分析:定位误差的几何分布(GDOP)

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