舰载式高精度水下定位系统

ｍ ｌ－ ｒｅｓａｅｇ ｅ ． ｕｔ ｔ ｇｔ ｒ ｖｎ ｉａ ｉ
【 ｙ ｗ ｒｓ Ｆ Ｋｅ ｏ ｄ 】Ｌ Ｍ；ｐｌ ｏ ｐｅｓ ｎ Ｄ Ａ；Ｄ Ｐ；ｐｓ ｉ ｕｓ ｃｍ ｒｓ ｏ ；Ｃ Ｍ ｅ ｉ ｓ ｏｉｏ ｔｎ
１ 引 言
伴随海洋勘探的发展 ，对水下 目标定位 的应用越 来越广泛 。 笔者采用水下 二次定位技术 ， 用舰载声 呐 利 作为应答 器 Ｇ Ｓ水下定位 的中继站 ， 用水声相对定 Ｐ 采 位技术将 Ｇ Ｓ水 面定位 向水下 延伸 ， 而获得水下合 Ｐ 从
定 位过程。
利用率较高 ， 带宽利用率 较低 ， 噪声能 力强 ， 信道 抗 对
扰动 的鲁棒性高 ，在多径和衰落条件下都能很 好地工 作 。因此 ， 应答 器 主要 接 收频移键 控 （ｒｑ Βιβλιοθήκη Baiduｃ ｈｆ Ｆｅｕｎ ｙ Ｓｉ ｔ Ｋ ｙ ｇ Ｆ Ｋ） ｅｉ ，Ｓ 调制的遥控 指令 。 ｎ 图 ２所示 为遥控命令 字编码 （ 组号 ）每 个命令 由 ，
所选 用的信 号形式必须具有抗多径且 波形简单 易于检 测 的特 点 。多进制 数字 移频健 控 （ ｌｐ ｒ ｕ ｎｙ Ｍｕ ｉｌ Ｆｅ ｅ ｃ ｔ ｅ ｑ Ｓ ｉ ｅｉ ， Ｆ Ｋ 与其 他数 字 调制 方式 相 比 ， 率 ｈｆ Ｋ ｙ ｇ Ｍ Ｓ ） ｔ ｎ 功
号引导的地址码数 据包信息 ， 通过 多点测 量 ， 利用球面 交汇法可进 行水 下 目标定位解算 ，图 １ 为球面交汇法
息 为 由线 性 调 频 （ ｉ ａ Ｆｅ ｕｎｙ Ｍｏｕａ ｄ Ｌ Ｍ） Ｌｎ ｒ ｒ ｅｃ－ ｄ ｌ ｅ ，Ｆ 信 ｅ ｑ ｔ
下工作 ， 采用 电池供 电 ， 一般要 求工作 半年 以上 ， 以 所 低功耗在应答器 的设计上起着举足轻重 的作用 。
由于水下通信 多径影 响严 重 ，因此 与应答器通信
Ｐ ＡＮＧ ｅ ， Ｌ ｉ Ｌ ｉ Ｉ Ｂｎ
（ ｌ ｇ ｆＭａ ｎ Ｃｏｌ ｅ ｏ ｒ ｅ，Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｎｏｔｗ ｓｅ ｏｙｅ ｈ ｉａ ｉｅｓｔ ｅ ｉ ｇｎ ｅ ｎ ｒ ｅｔｒ Ｐ ｌｔｃ ｎｃ ｌＵｎｖ ｒｉ ｉ ｈ ｎ ｙ，Ｘｉ ｎ ７１０ ２，Ｃ ｉａ ０７ ａ ｈｎ ）
ｓ ｓｅ ｄ ｓｇ ｏ ｃ ｐ ｉｎ ｅ ｅ ｐ ａｎ ｄ ｈ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｓ ｌ ｔ ｎ ｎ ｔ ｅ ｄ ｔｃ ｉｎ ｏ ｈ ｏ ＮＲ ｓ ａｓ ａ ｄ ｙ ｔｍ ｅ ｉ ｃ ｎ ｅ ｔ ｓ ａ ｘ ｌｉ ｅ ．Ｔ ｅ ｋ ｙ ｔｃ ｎ ｌｇ ｏ ｕ ｉ ｓ ｏ ｈ ｅｅ ｔ ｆ ｔ ｅ ｌ ｗ Ｓ ｉ ｌ ｎ ｎ ｏ ｒ ｏ ｏ ｎ ｇ
【 ｂｔａ ｔ ｈ ｒ ｃｐｅ ｎ ｈｒｃｅ ｓｃ ｆｈ ｎ ｅｗ ｔｒ ｏｉｏ ｙｔｍ ａｅｄｓｕｓｄ ｎ ｅｋｙｔｃｎ ｌ ｅ Ａ ｓ ｃ】Ｔ ｅｐ ｎ ｉｌ ａｄｃａａｔｒｔ ｓｏ ｅｕｄ ｒａ ｓｉｎｓｓ ｒ ｉ ｓｅ ，ａｄｔ ｅ ｈ ｏ ｇ ｓ ｒ ｉ ｓ ｉｉ ｔ ｅｐ ｔ ｅ ｃ ｈ ｅ ｏ ｉ
作 目标 一 答 器 的地 理 坐 标 （ “ 对 ” 标 ） 置 ， 而 应 即 绝 坐 位 从 完 成 对 水 下 目标 的 精 确定 位 。舰 载 声 呐 安 装 在 一 个 沿 已知 航 道 航 行 的 匀 速 运 动 舰 船 上 ，按 一 定 时 间 间 隔辐
射出全指向性的广播信号 ， 覆盖到航线下的部分 区域 。 在有效作用距离 内的水下应答器识别后 回应 ，回应信
ｉ ｅ ｈ ｇ ｌ ｒｃ ｓ ｅｅ ｔ ｙ ｔ ｄ ｅ ．Ｔ ｅ ｆｒ ｆ ｔ ｅ ￣ａ ｓ ｏ ｄ ｒＳ ｓ ｎ ｌ ａ ｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ． Ｔ ｅ ｄ ｔ ａ ｋ ｔ ｎ ｔ ｉ ｈｙ ｐ ｅ ｉｅ ｔｌｍｅｒ ａ ｅ ｓｕ ｉｄ ｈ ｏ ｍｓ ｏ ｈ ｙ ｈ ｎ ｐ ｎ ｅ ｉ ａｓ ｒ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｇ ｈ ａａ ｐ ｃ ｅ
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・
论文・
【 摘 要 】阐述 了水 下二次定位 系统 的原理和特 点， 研究 了水下应答 器定 位系统 中所涉及 的高精度 测距技 术。详细
介 绍 了水 下 应 答 器 收发 信 号形 式 ， 提 出 了利 用 线 性 调 频信 号和 码 分 多 址 扩 频 通 信 的数 据 包 提 高定 位 精 度 的理 论 ， 结 合 Ｄ Ｐ处 理 平 台 ， 面论 述 了 系统 设 计 思想 ， Ｓ 全 解决 了低 信 噪 比条 件 下 多 目标 信 号检 测 的关 键 问题 。
【 关键词 】线性调 频；脉冲压缩 ；码分 多址 ；Ｄ Ｐ Ｓ ；定位 【 中图分类号 】Ｔ ２ ． Ｎ９ ９ ３ 【 文献标 识码 】Ａ
Ｍ ｏ ａ ｌ ｎ ｇ ｅ ｉｅ Ａｃ ｕ ｔ ｓｔ ｎ ｎ ｙ ｔｍ ｖ ｂ ｅ ａ ｄ ｍ ｍｙ Ｐｒ ｃ ｓ ｏ ｓｉ Ｐｏ ｉ ｏ ｉ ｇ Ｓ ｓ ｅ ｃ ｉ
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文章 编 号 ：０ ２ ８ ８ （０ ７ ０ — Ｏ ３ ０ １０ — ６ ４ ２０ ）３ ０ ６ — ３
舰 载式高精 度水下定位系统
庞 雷 ， 李 斌 （ 北 工 业 大 学 航 海 学 院 ，陕 西 西 安 ７ ０ ７ ） 西 １０ ２