声纳技术定位精度1剖析
无人机声纳测量技术的原理与方法
无人机声纳测量技术的原理与方法随着科技的不断进步，无人机技术在各个领域都得到了广泛的应用与发展。
无人机作为一种高度灵活且效率极高的工具，已经在农业、地质勘查、环境监测等领域中发挥了巨大的作用。
而声纳测量技术是无人机的一项重要技术之一，它利用声波传输和接收的原理，对目标进行距离、速度和形态的测量。
本文将介绍无人机声纳测量技术的原理与方法。
无人机声纳测量技术的原理是基于声波传播的特性来实现的。
声波是一种通过介质传播的机械波，它在介质中传输时会受到多种因素的影响，如传播距离、介质性质等。
根据声学原理，我们可以通过测量声波的传播时间和强度变化来推测目标的位置和形态，从而实现声纳测量。
在无人机声纳测量中，无人机上搭载了声纳传感器和相关处理设备。
传感器负责发射声波并接收回波，而处理设备则负责对接收到的信号进行分析和处理。
无人机可以根据接收到的声波信号来判断目标的距离、速度和形态等信息。
具体来说，声纳测量的原理包括以下几点：首先是无人机发射声波。
无人机上搭载的声纳传感器会发射声波信号，通常是超声波，具有较高的频率和较短的波长。
声波的频率和波长会影响其在介质中的传播特性，如传播距离、传播速度等。
其次是声波在介质中传播。
当无人机发射声波信号后，声波会在介质中传播，如空气、水或土壤等。
声波的传播路径会受到介质的特性影响，如介质的密度、含水量等。
同时，由于传播距离的增加，声波的强度会逐渐减弱，传播速度也会有所变化。
然后是声波的回波接收。
当声波遇到目标物体后，会发生反射、散射等现象，形成回波。
无人机的声纳传感器会接收到这些回波信号，并将其传回到处理设备中进行分析。
通过分析回波信号的时间、强度等参数，无人机可以得到目标的最终位置和形态等信息。
最后是信号处理与分析。
声纳测量技术的关键是对接收到的声波信号进行处理和分析。
无人机上的处理设备可以通过比较发射信号和回波信号的时间差来计算目标的距离。
同时，根据回波信号的强度变化，可以判断目标的形态。
水下导航工程技术中的声纳技术研究
水下导航工程技术中的声纳技术研究随着科技的不断进步和水下工程的广泛应用，水下导航成为航海领域中的一个重要研究方向。
在水下导航工程技术中，声纳技术作为一项关键技术在定位和导航等方面起着重要作用。
本文将从声纳技术的原理、应用以及前景等方面进行论述。
一、声纳技术的原理声纳技术是利用声波在水中传播的特性进行探测和通信的一种技术。
声波在水中的传播速度约为1500米/秒，远远大于在空气中的传播速度。
声纳技术利用声波在水中传播的时间和路径进行定位和导航。
常见的声纳技术包括主动声纳和被动声纳。
主动声纳技术通过发送声波信号，并接收回波信号来确定物体的位置和距离。
这种技术常用于水下探测和定位。
被动声纳技术则主要利用水中的环境声音，通过接收声音信号来判断物体的位置和方向。
这种技术常用于水下通信和监测。
二、声纳技术的应用声纳技术在水下导航工程中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 水下定位和导航声纳技术在水下定位和导航方面具有重要作用。
通过发送声波信号，可以确定目标物体在水下的位置和距离。
这对于海洋探测、水下考古、海底管道维护等领域非常重要。
2. 水下通信声纳技术在水下通信中也起到关键的作用。
水下的环境复杂，电磁波在水中的传播受到很大限制，而声波在水中的传播速度较快，传播距离较远。
因此，通过声纳技术进行水下通信是一种可行的选择。
3. 水下探测和监测声纳技术可用于水下的探测和监测。
例如，通过声纳技术可以探测海底地形、水下生物和水下物体等。
同时，声纳技术还可以用于监测水下环境的变化，例如水下地震活动等。
三、声纳技术的前景随着水下导航工程的发展和水下资源的利用，声纳技术在未来有着广阔的应用前景。
一方面，声纳技术可以用于海洋科学研究，帮助我们更好地了解海洋的未知之处。
另一方面，声纳技术可以用于水下工程的建设和维护，提高工程施工的效率和质量。
未来，声纳技术可能会更加智能化和高效化。
与其他水下导航技术相结合，例如激光测距和无线通信技术，声纳技术的定位和导航精度将会进一步提高。
物理实验中的声纳测量与分析方法
物理实验中的声纳测量与分析方法声纳技术作为一种物理实验中常用的测量与分析方法，具有广泛的应用范围和深远的影响力。
本文将从声纳的基本原理、常见的测量与分析方法以及其在实验中的应用等方面进行探讨，旨在帮助读者更好地了解和应用声纳技术。
声纳技术是利用声波在介质中的传播和反射特性进行测量和分析的一门学科。
声波是一种机械波，其传播速度取决于介质的性质。
在物理实验中，声纳技术通常用于测量物体的尺寸、密度、弹性模量、缺陷等参数。
声纳测量的基本原理是利用超声波通过物体时，根据声波传播的速度和反射的强度变化来推断物体的性质。
在实验中，常见的声纳测量与分析方法包括超声波探测、声纳显微镜、声纳光学和声纳成像等。
超声波探测是指利用超声波通过物体并接收反射波，通过测量超声波传播时间和强度变化，来确定物体的性质。
声纳显微镜则是通过将声波聚焦到极小的区域，利用声波与物体发生干涉和散射，以达到观察微小结构和缺陷的目的。
声纳光学是一种将声波和光学相结合的测量方法，利用光学技术来检测声波的传播和反射行为，从而实现对物体性质的测量和分析。
声纳成像是一种基于声波的成像技术，通过对声波传播和反射的特性进行分析，可以得到具有空间分辨能力的物体图像。
声纳技术在物理实验中有着广泛的应用。
以超声波探测为例，它被广泛应用于材料科学、地质学、生物医学等领域。
在材料科学中，超声波探测可以用于测量材料的密度、弹性模量以及缺陷的大小和分布情况，对材料的性质进行全方位的评估。
在地质学中，超声波探测可以用于测量地下岩石的性质和构造，为地质勘探和矿产资源评估提供可靠的数据支持。
在生物医学领域，超声波探测被广泛应用于医学影像学中，用于对人体内部器官和组织的检查和诊断，对于早期疾病的发现和治疗具有重要意义。
声纳技术的发展与应用离不开计算机和数字信号处理技术的支持。
计算机的普及使声纳测量的数据处理更加便捷和高效。
数字信号处理技术的引入使声纳信号的采集和处理更加精确和可靠。
基于多声纳基阵FDOA的联合定位技术及精度分析
总第171期2008年第9期舰船电子工程Ship Electronic Enginee ring Vol.28No.991 基于多声纳基阵FDOA 的联合定位技术及精度分析3席林东 占明锋 邢昌风 石章松(海军工程大学电子工程学院 武汉 430033)摘 要 主要对基于单平台多声纳基阵多普勒频率差的联合定位技术和精度进行了分析和推导,给出系统具体的定位公式和误差计算公式,并对系统的模型误差进行了分析。
最后通过仿真,分析不同基阵布阵情况下的受控区域内G DOP 的分布情况及基线和目标的深度等对G DO P 的影响。
仿真结果表明,定位误差与目标和基阵的位置、布阵形式等有关,定位误差随基线长度的增加而减小,当基线增大到一定长度时,定位误差最终趋向稳定,达到最小。
关键词 多基阵;联合定位;基线;定位精度几何稀释;多普勒频率差中图分类号 TN95J oi nt Location an d Accuracy Analysis Usi ng FDOABased on Multip le Sonar Arr aysXi L indong Zhan Mingfe ng Xi ng Cha ngfe ng Shi Z ha ngsong(Electronic Eng.Colle ge ,Naval Univ.of Engineering ,Wuha n 430033)Abs tra ct The joint location and acc ur ac y using FDOA based on multiple sona r arra ys in a single platf orm are analysed a nd proposed in this pape r.Then ,the concrete loca tio n for mulas and er ror calculating f ormulas in t he location system ar e pre sented.And the model error s of the loca tio n syst em are analysed.Finally ,the contour s of G DOP under va rious conditio ns in the specific surveilla nce region and the in f luence with basic line and the dept h and so on are dr awn by compute r simulation.The result shows tha t the location er ror s are influe nced wit h ta rge t and basic ar rays πs postion and so on.The location er ror dec reases a s the length of basic line inc rease s ,but it inc reases when t he error s of ba sic line.And whe n the le ngth of basic line reac hes a certain de gree ,the location error will te nd to be sta ble a t la st whic h reac hs a minim um.Ke y w ords multiple a rra ys ,joint location ,ba sic line ,geo met ric dilution of location ,FDOA (f requency 2dela y of ar ri 2val )Class N umber TN951 引言在现代战争中,如何实现对目标的快速、准确隐蔽定位,是夺取战争胜利的关键。
声纳定位技术研究与应用
声纳定位技术研究与应用声纳定位技术是一种通过声波进行追踪和定位的方法。
借助声纳定位技术，可以实现对水下物体、潜艇和鱼群等的精确定位。
该技术的应用领域十分广泛，例如海洋资源勘探、海难救援、海产养殖等。
1. 声纳定位技术的原理和分类声纳定位技术的原理是利用振荡器（发射器）发出声波，声波沿海底或水体传播，并在目标物体表面产生回波。
同时，声纳接收器接收回波信号并通过计算回波时间差确定目标物体距离、深度、方向等参数。
声纳定位技术按照使用的频率和波长可分为低频声纳和高频声纳两种。
低频声纳通常使用频率为20千赫兹以下的声波，波长很长。
低频声纳可以穿透海底和水体，而且受大气和海底影响较小，因此适用于深海及水体较浑浊的情况。
高频声纳使用频率为200千赫兹以上的声波，波长较短。
它可以提供更精确和高分辨率的定位信息。
但是，受大气和海底影响较大，因此只适用于较浅的水域。
2. 声纳定位技术的应用（1）海洋资源勘探声纳定位技术在海洋资源勘探中起着重要作用。
它可以帮助人们寻找海洋石油、气体、矿物以及生物资源。
在深海油田开发中，声纳定位技术可以定位海底集油器和钻井平台，确保其建设的准确性。
同时，声纳定位技术还能用于确定海洋底部的形态和结构，为海洋地质研究提供数据。
（2）海难救援声纳定位技术在海难救援中也有广泛应用。
当船只遇到危险时，声纳定位技术可以帮助救援人员快速查找船只的位置。
并且，一些船只上也配备了声纳定位装置，以便在海面上追踪其他船只或搜寻被困害虫。
另外，一些自动化救援设备也采用声纳定位技术，以帮助人们快速行动。
（3）海产养殖声纳定位技术在海产养殖领域也有着重要的应用。
养殖场通常在深海或远离海岸的区域建造，因此声纳定位技术可以帮助养殖者找到合适的取样位置，同时还可以监测海产的交通情况、温度、光照和水质状况等，全面掌握海洋环境。
对海洋生物的研究和保护也离不开声纳定位技术，可以帮助人们深入研究海洋生态环境，为保护海洋资源提供数据支持。
声呐技术浅析剖析PPT学习教案
声呐结构组成与分类
声纳的分类
可按其工作方式，装备对象，战 术用途、基阵携带方式和技术特点 等分类方法分成为各种不同的声纳。
例如：按工作方式可分为主动声纳 和被动声纳；
按装备对象可分为水面舰艇声纳、 潜艇声纳、航空声纳、便携式声纳 和海岸声纳等。
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声呐结构组成与分类
声呐技术浅析剖析
会计学
1
目录
引言
声呐技术 起源
声呐的 工作原理
声呐的 结构组成 与分类
声呐技术 的实际 应用
声呐技术 的未来发 展方向
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引言
上个世纪，人类在世界范围内进行的探索活动，以陆地 和太空居多，海洋所占的比重较小。然而，进入二十一世 纪，占据地球表面百分之七十一的海洋被视为最有潜力的 巨大宝库，于是，围绕海洋，人类开展了大量的探索活动
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目录
引言
声呐技术 起源
声呐的 工作原理
声呐的 结构组成 与分类
声呐技术 的实际 应用
声呐技术 的未来发 展方向
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声呐技术起源
声纳技术至今已有100年历史，它 是1906年由英国海军的刘易 斯·尼克森所发明。这种技术， 到第一次世界大战时被应用到战 场上，用来侦测潜藏在水底的潜 水艇。
。谈到海洋探索，与之紧密相连的技术便是声呐技术
。
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目录
引言
声呐技术 起源
声呐的 工作原理
声呐的 结构组成 与分类
声呐技术 的实际 应用
声呐技术 的未来发 展方向
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声呐技术起源
什么是声呐？
声纳就是利用水中声波对水下目标进行
海洋测量中的声纳测量技术
海洋测量中的声纳测量技术声纳测量技术是一种常用于海洋测量的方法。
它利用声波在水中的传播特性，通过船载声纳设备发射声波信号，然后接收和分析回波信号，以获取有关海洋中物体的信息。
声纳测量技术在海洋科学研究、海洋资源勘探和海底工程等领域中发挥着重要的作用。
声纳测量技术最早应用于军事领域，用于潜艇的定位和海底地形的测绘。
随着科技的进步，这一技术逐渐被应用于民用领域，为海洋科学的研究和海洋资源的开发提供了可靠的手段。
声纳测量技术的基本原理是利用声波信号在水中的传播和反射特性来获取目标的位置和形状信息。
当声波信号遇到物体时，一部分能量会被反射回来，形成回波信号。
通过接收和分析这些回波信号，可以计算出物体与声源之间的距离和方向。
结合船只的位置和姿态信息，可以建立海底地形的三维模型。
声纳测量技术在海洋科学研究中的应用广泛。
例如，它可以用于测量海洋中水体的温度、盐度和密度分布，以研究海洋环流和物质交换过程。
此外，声纳测量技术还可以用于海洋生物学的研究，如鱼群的监测和海洋哺乳动物的迁徙研究。
通过分析声纳回波信号的特征，可以估计鱼群数量和种类，以及动物在海洋中的迁徙路径。
声纳测量技术在海洋资源勘探中也起着重要的作用。
在石油和天然气勘探中，声纳测量技术可以用于确定海底沉积物的类型和厚度，评估潜在油气藏的分布和储量。
此外，声纳测量技术还可用于寻找沉船和海底矿产资源。
在海底工程中，声纳测量技术常被用于海底管道和电缆的铺设。
通过声纳测量，可以确定海底地形和地质条件，评估施工所面临的挑战和风险。
同时，声纳测量技术还可以用于海底结构的检测和监测，如海底火山和海底滑坡的观测。
声纳测量技术在海洋测量中的发展也面临一些挑战。
一方面，海洋环境复杂多变，声波的传播受到水深、水温、水密度和海洋生物等因素的影响。
这些因素导致声纳信号的传播路径和回波特征的变化，增加了数据处理和解释的难度。
另一方面，声纳测量技术需要高精度的定位和姿态信息，以达到准确测量的要求。
声纳测量技术在水下测绘中的应用
声纳测量技术在水下测绘中的应用引言：随着人类深入海洋的探索，水下测绘成为我们获取海洋深处信息的重要手段。
而声纳测量技术作为一种非接触性的测量方式，具有高分辨率、高精度等优点，因此在水下测绘中得到了广泛应用。
本文将探讨声纳测量技术在水下测绘中的应用，并分析其优缺点。
一、声纳测量技术的原理声纳测量技术利用声波在介质中传播的速度与接收到的回波信号之间的关系，来测量目标物体的位置、形状和特征。
一般来说，声纳测量可分为被动式测量和主动式测量两种方式。
被动式声纳测量是指利用接收到的目标产生的声波信号来判断目标的位置和特征。
这种方式适用于海洋生态调查、捕鱼定位等领域。
主动式声纳测量则是指通过发送声波信号并接收回波信号来实现测量，可以用于测量目标的距离、深度、体积等。
主动式声纳测量广泛应用于海底地形测绘、水下探测等领域。
二、声纳测量技术在水下测绘中的应用1. 海底地形测绘声纳测量技术在海底地形测绘中发挥着重要作用。
通过发送声波信号并接收回波信号，可以测量海底地形的高程、形态、纹理等信息。
这些数据对海洋资源开发、海洋工程建设等具有重要的参考价值。
同时，声纳测量技术还可以帮助我们了解海底地壳的构造和演化过程，揭示海底火山、热液喷口等地质现象。
2. 水下文物勘探水下文物是人类历史和文化遗产的重要组成部分，而声纳测量技术可为水下文物勘探提供有效的手段。
通过声纳测量技术，可以发现和记录水下文物的位置、形状、材质等重要信息。
这对于文物保护、历史研究具有重要意义。
例如，在中国南海的水下遗址勘探中，声纳测量技术帮助我们发现了大量的海底文物，为研究中国古代海洋文化提供了珍贵的资料。
3. 水下管线、电缆布设声纳测量技术在水下管线、电缆布设过程中起着关键作用。
通过声纳测量技术，可以实现对水下管道和电缆的位置、埋深、走向等进行准确测量，并及时发现和解决问题。
这对于海洋工程建设和维护具有重要意义，可以帮助我们改善海洋资源的利用效率和保护海洋环境。
海洋生物的声纳探测了解它们的导航技巧
海洋生物的声纳探测了解它们的导航技巧海洋生物的声纳探测：了解它们的导航技巧海洋生物在水中生活，借助声纳探测来进行导航，这是它们生存和繁衍的重要技巧。
声纳探测可以帮助海洋生物感知周围环境、追踪猎物以及避免潜在的威胁。
本文将探讨海洋生物利用声纳探测的技巧和适应策略。
一、声纳探测的原理声纳是一种通过声音波浪在水中传播和反射的技术。
海洋生物借助声纳探测来产生和接收声波信号。
它们使用内部器官如气囊或骨骼来产生声波，并通过听觉器官接收和解读回声信号。
二、海洋生物的声纳技巧1. 声波定位海洋生物可以通过发送声波来判断周围环境。
它们可以计算声波的传播速度和返回时间，从而精确测量目标物体的距离和方向。
2. 回声识别当声波遇到物体后，会被反射回来，形成回声。
海洋生物可以通过分析回声的特征，如强度、频率和声调的变化来识别物体。
这样，它们可以判断是否是潜在的猎物或威胁。
3. 声纳地图海洋生物可以根据声音的传播路径和回声信号的变化构建声纳地图。
这样，它们可以在复杂的水下环境中定位自己的位置、追踪猎物并且避开障碍物。
三、声纳探测的适应策略1. 生物发出不同频率的声波不同频率的声波在水中传播的距离和速度不同。
海洋生物可以根据需要选择不同频率的声波，以便更好地探测目标物体。
2. 语音模式的变化海洋生物可以通过改变声音的频率、节奏和音调来传达不同的信息。
它们可以发出特定的声音信号来吸引潜在的伙伴或警告对手。
3. 群体声纳一些海洋生物，如鲸鱼和鱼群，利用群体声纳来进行合作狩猎或迁徙。
它们可以通过和其他个体的声波交流来确定行进方向和目标位置。
四、人类利用海洋生物的声纳技巧人类从海洋生物的声纳技巧中受益匪浅。
例如，声纳技术在海洋探测、海洋资源勘测以及海洋工程中起到重要作用。
此外，人们还可以通过观察和研究海洋生物的声纳技巧，进一步增进对海洋生态系统的认识和保护。
总结：海洋生物利用声纳探测来进行导航，展现了其适应水下环境的独特能力。
声纳探测技巧使它们能够感知周围环境、追踪猎物和避开威胁。
声学定位和声纳原理分析
声学定位和声纳原理分析声学定位和声纳技术是近年来在科学研究和工程应用中备受关注的领域。
通过利用声音的传播和反射特性，人们可以准确地定位目标位置，并用于海洋探测、天文观测、地震监测等领域。
本文将介绍声学定位和声纳原理的基本概念和工作原理。
在声学定位中，声音是实现目标定位的重要媒介。
声音是以波的形式传播，在传播过程中会发生折射、散射和反射等现象。
通过测量声音的传播时间、方向和强度等参数，可以计算出目标的距离、方位和高度等信息。
声音传播的速度取决于介质的性质，例如在空气中的速度约为340米/秒，在水中的速度则约为1500米/秒。
要实现声音的定位，需要使用声纳技术。
声纳技术是利用声波进行目标探测和定位的技术。
声纳系统主要由发射器、接收器和信号处理系统组成。
发射器会产生特定频率和幅度的声波信号，并将其发送到目标区域。
当声波遇到目标物体时，一部分会被反射回来，并被接收器捕获。
接收器会将接收到的声波信号转化为电信号，并传输给信号处理系统进行分析和处理。
在声纳技术中，声波的特性对目标定位起着重要的作用。
声波的频率和振幅可以影响声音的传播距离和穿透能力。
低频声波可以传播较远的距离，但其分辨率较低；高频声波可以提供较高的分辨率，但传播距离较短。
因此，在不同的应用场景中，需要选择合适的声波频率来进行定位。
除了频率和振幅外，声波的方向性也是声纳定位的重要参数。
声波在传播过程中会受到物体的散射和反射，从而改变声波的传播方向。
通过测量声波的到达时间差和强度差，可以计算出目标的方向信息。
此外，声波的干扰和噪音也会对定位结果产生影响，因此需要采取适当的信号处理方法来提高定位的准确性。
声纳技术广泛应用于海洋探测领域。
海洋环境复杂多变，使用声音进行探测可以有效获取海洋底部的地理特征、生物信息等。
声纳系统可以通过测量声波的传播时间和强度来绘制海底地形图、探测海底沉积物等。
此外，声纳技术还可以用于海洋生物学研究，在追踪海洋生物迁徙、监测海洋生态系统等方面发挥重要作用。
GPS声纳定位实验精确度研究
GPS 声纳定位实验精确度研究指导老师 竺江峰 A05信息 刘学浩 8号 许松金 9号摘要:水下超声定位演示仪利用了渡越时间测距及方向角检测法进行定位，运用单片机进行处理和控制，利用自编的软件进行实验数据的处理和分析。
关键词:GPS 、超声波、水下声速、换能器转换角度水下超声定位仪的电路结构组成如图39-1所示，整个系统由89C51系列单片机来控制。
启动测量时，由单片机每隔20ms 发出数个1MHz 的超声波,驱动超声波发射器的功率电路发射出超声脉冲，同时启动单片机的计时器。
当脉冲到达被测目标时，发生反射，经水的传播被超声波接收器接收，再由放大电路进行滤波放大，使单片机产生中断,计数停止，数码显示器把测得的时间显示并由单片机将该数据进行存储，同时可从换能器的旋转盘上读取方向角度值，由此实现定位的功能。
图39-1 水下超声定位仪的电路结构超声波探测物体的位置是通过测距和测角同时来确定的。
超声波测距的方法较多，例如渡越时间测距法、声波幅值测距法、相位测距法。
它们各有各自的特点，但用得最多的是渡越时间测距法，本仪器采用的就是超声波渡越时间测距法。
其工作原理如下：检测从超声波发射器发出的超声波，经水介质的传播到接收器的时间，即渡越时间。
渡越时间与水中的声速v 相乘，就是声波传输的距离。
由于在该仪器中，利用计算机程序中已将传输时间除以2，因此数码显示器显示的时间就是探测器到被测物的时间t ，其探测到的距离l ，如下式所示：vt l = (39-1) 对(39-1)式两边微分可得：v t t v l d d d += (39-2)式(39-2)说明，超声波测距传感器的测试精度是由渡越时间和声速两个参数的精度决定。
如将v 看作常量，则（39-2）式可简化为：f v t v l /d d == (39-3)式(39-3)表明：计时电路的计时频率越高，传感器的测试精度越高，因此我们在设计时把计时频率设计在24MHz,时间分辨率为0.5us 。
声纳技术定位精度1
本章重点内容 声纳系统定向的基本原理
最大值测向的基本原理
相位法测向的基本原理 振幅差值测向的基本原理 相幅法测向的基本原理（了解） 正交相关测向的基本原理
本讲重点内容
声纳系统定向（测向）的基本原理 最大值测向的原理与精度分析
一、声纳系统定向的基本原理
1）测定水下目标位置
z
R
y
R
y
x
x
一、声纳系统定向的基本原理
2）声纳系统定向的本质
测向方法与声学系统的结构有关。采用单个换能 器、两个换能器或多个换能器阵元组成的系统， 则可有不同的测向方法。然而不论采用何种具体 方法测向，其本质上均有共同之处，都是利用声
波到达水听器系统的声程差和相位差来进行声纳 系统定向的本质
因而可推知测向精度为
3 0.276 g
一般人的眼睛可感知的相对电压幅度变化为0.05~0.1 ，故
1 3 1 2
二、最大值测向
4.声纳操作人员的生理特性
听觉：
视觉：
g 0.1 0.2
g 0.05 0.1
作业
课后1、2
1 d g N 6 解得 6g 6g 2 0.39 g Nd 2
二、最大值测向
3.主动测向，视觉指示 若用同一基阵发射和接收，则接收的信号电压 D2 与成正比，即
U kD
2
与被动接收，听觉指示一致 I kD2
二、最大值测向
1）原理 由于换能器或基阵输出电压随目标的方位角的变化 而变化，因而可以利用接收到的信号幅度达到最大 时换能器或基阵的指向来测量目标方位。
高精度测绘技术在声纳测量与海洋资源调查中的应用
高精度测绘技术在声纳测量与海洋资源调查中的应用引言：声纳测量技术是一种利用声波传播速度差异来测定水深的方法。
海洋资源是人类社会发展不可或缺的重要组成部分，而高精度测绘技术在声纳测量与海洋资源调查中发挥了关键作用。
本文将探讨高精度测绘技术在声纳测量以及海洋资源调查中的应用，并阐述其对海洋资源开发和保护的重要性。
一、声纳测量与高精度测绘技术的结合声纳测量技术是一种通过发送声波信号并计算其返回时间来确定水深的方法。
然而，由于海洋环境的多样性和复杂性，声纳测量的准确性存在一定的限制。
为了提高测绘数据的精度和可靠性，高精度测绘技术被引入。
高精度测绘技术包括全球卫星定位系统（GPS）和惯性导航系统（INS）等。
二、高精度测绘技术在声纳测量中的应用高精度测绘技术在声纳测量中的应用主要表现在两个方面：定位准确性和数据采集精度。
1. 定位准确性在声纳测量中，准确的定位信息对于获取精确的测绘数据至关重要。
高精度测绘技术通过全球卫星定位系统（GPS）和惯性导航系统（INS）等技术，能够提供高精度的定位信息。
这样一来，声纳测量装置能够更加精准地确定声波信号的传播路径，从而准确估算水深。
2. 数据采集精度高精度测绘技术通过提供高精度的定位信息，使声纳测量装置能够精确测量声波的传播时间和距离。
结合高精度测绘技术，声纳测量装置能够获得更加准确的水深数据，为海洋资源调查提供了可靠的基础数据。
三、高精度测绘技术在海洋资源调查中的应用海洋资源调查是指对海洋中自然资源的搜集、调查和评估。
高精度测绘技术在海洋资源调查中具有以下重要应用：1. 海洋地形测量高精度测绘技术能够准确地获取海洋地形数据，包括海底地形、海底地貌、海面高程等。
这些数据对于海洋资源的开发和利用具有重要意义。
2. 海洋生态环境调查高精度测绘技术能够提供准确的水深信息，有助于了解海洋生态系统中的生物多样性和生态环境变化。
这为科学研究和海洋生态环境保护提供了重要的数据支持。
多基地声纳距离信息定位算法研究及精度分析
令： B = (C T C ) -1C T 故定位误差的协方差为：
T Pdx = E[dXdX T ] = B{E[dVdV T ] + E[dX s dX s ]}BT
⎧ r∑ 1 = (x - xT ) 2 + (y - yT ) 2 + (x - x R1 ) 2 + (y - y R1 ) 2 ⎪ ⎪ r∑ 2 = (x - xT ) 2 + (y - yT ) 2 + (x - x R 2 ) 2 + (y - y R 2 ) 2 ⎪ ⎪ ⎨ ... ⎪ 2 2 2 2 ⎪ r∑ N = (x - xT ) + (y - yT ) + (x - x RN ) + (y - y RN ) ⎪ 2 2 ⎪ ⎩ rT = (x - xT ) + (y - yT )
水中声速 vc =1.5km/s, 时间测量误差 σ τ T =5ms, σ τ 1 =5ms,
由方程(5)所表示的 N 个方程可写成如下的矩阵形式： AX = f (6) 式中： X = [ x , y ]T ， f = [ g1 ,..., g N ]T
στ =5ms, T/R 站坐标为(-10， 0)km， R1 站坐标为 （10， 11.55）
及定位误差的表达式， 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， 讨论了站址测量 误差和时间测量误差对系统定位精度的影响，并对不同站址布局下，系统的误差分布特点进行了 研究，得出了使定位精度达最高的一种站址布局方案。 关键词：多基地声纳；站址测量误差；时间测量误差；定位精度；站址布局 中图分类号: TB56 文献标识码: A 文章编号: 1004-731X (2009) 06-1570-03
基于声呐定位的地下管道探测技术
基于声呐定位的地下管道探测技术一、引言地下管道网络是人们生产、生活和社会活动中必不可少的基础设施，如电力、水力、煤气、通信、污水等。
准确了解地下管道的位置信息对于维护城市设施的正常运行、减少工程建设的风险以及节约建设资源都具有重要的意义。
然而，由于地下管道的隐藏性以及网络规模复杂，传统人工探测方法已经难以满足实际需要。
为了解决这一难题，基于声呐定位的地下管道探测技术应运而生，并得到广泛应用。
二、声呐定位技术简介声呐定位技术以声波作为探测信号，通过对声信号进行接收和处理，实现对目标物体的距离、方向和形状等方面信息的获取。
因此，声呐定位技术具有精度高、实时性强、适用范围广等优点，并在人工探测难以到达的复杂环境中具有重要的应用价值。
三、基于声呐定位的地下管道探测技术原理基于声呐定位的地下管道探测技术，主要利用声波在地下传播的物理特性，通过测量声波在不同介质中传播的速度、反射、衍射、折射等特征参数，获得地下管道的位置、深度、方向、大小等信息。
基本的探测装置由发射器和接收器两部分组成，通过发射声波，经由地面反射后，接收到回波信号，然后进行信号处理，确定管道的位置和参数。
四、基于声呐定位的地下管道探测技术优势1.精度高：声呐定位技术对于地下管道的定位精度高，能够精确地确定管道的位置、深度和参数。
2.实时性强：声呐定位技术能够快速实时地传递地下管道信息，能够快速探测到管道的位置和状态。
3.适用范围广：声呐定位技术能够在复杂的地质环境下进行管道探测，无论是在土壤、岩石或者水中都可以有较好的应用效果。
5、工程案例1. 北京市地铁6号线工程：北京地铁公司运用基于声呐定位的地下管道探测技术，对地铁6号线的沿线管道进行了探测，成功地探测出了包括排水管、电缆管、通信管在内的32根管道，为工程施工提供了重要的定位信息。
2. 安徽省瑶海区供水管道工程：安徽省水务局运用基于声呐定位的地下管道探测技术，对供水管道进行了探测，能够准确地定位管道的位置和深度，并判断管道的埋深情况，为后期的工程建设提供了有力的支撑。
浅水多波束测深声纳关键技术剖析
浅水多波束测深声纳关键技术剖析
浅水多波束测深声纳是一种用于浅水区域海底地形测量的技术，其核心是利用声波的反射和散射来获取海底地形信息。
本文将从以下几个方面剖析浅水多波束测深声纳的关键技术。
一、声波发射和接收技术
在浅水多波束测深声纳系统中，声波的发射和接收是非常关键的环节。
为了实现高精度的海底地形测量，需要设计高效的声波发射和接收技术。
其中，声波发射技术包括发射频率、发射角度、发射能量等方面的优化；声波接收技术则包括接收灵敏度、接收波束宽度、接收角度等方面的优化。
二、多波束成像技术
多波束成像技术是浅水多波束测深声纳的核心技术之一。
通过同时发射多个波束，并利用多通道接收系统接收反射回来的声波信号，可以实现对海底地形的高精度成像。
多波束成像技术需要考虑多个波束的发射角度、频率、能量等参数，以及多通道接收系统的信号处理算法等方面的问题。
三、信号处理技术
针对多波束声纳得到的复杂信号，需要进行信号处理，以提取出有用的海底地形信息。
信号处理技术主要包括滤波、谱分析、波束形成等方面的内容。
其中，波束形成技术是一种非常关键的技术，可以根据不同的海底地形进行波束形成，以实现对不同区域的高精度成像。
综上所述，浅水多波束测深声纳的关键技术包括声波发射和接收
技术、多波束成像技术和信号处理技术等方面。
这些技术的优化和改进，将有助于实现对浅水区域海底地形的高精度测量。
浅水多波束测深声纳关键技术剖析
浅水多波束测深声纳关键技术剖析
浅水多波束测深声纳是一种用于水深测量的设备，其关键技术主
要包括以下几个方面。
第一，多波束声纳的设计和优化。
多波束声纳通过同时发射和接
收多条声波束来对水下目标进行探测和测量，从而提高了水深数据的
精度和可靠性。
其设计和优化关键在于探头的布局、声束的数量和方向，以及声源和接受器的位置和性能等方面。
第二，信号处理算法的研究和改进。
浅水多波束测深声纳采集到
的回波信号包含了水下目标的信息，但也受到多种干扰的影响，如水
下植被、底部反射等。
因此，信号处理算法的研究和改进成为了提高
水深数据精度的关键。
例如，使用波束形成技术、自适应滤波技术和
坐标变换技术等，可以有效抑制干扰并提高信号噪声比。
第三，测深声纳的性能测试和验证。
为了保证浅水多波束测深声
纳的性能和可靠性，需要对其进行多种测试和验证，如声器灵敏度测试、传感器静态校准、扫描测试和数据比对等。
这些测试和验证可以
帮助用户评估设备的性能和稳定性，并及时发现和解决问题。
综上所述，浅水多波束测深声纳的关键技术涉及多个方面，需要
综合考虑和优化，以提高水深数据的准确性和可靠性，满足海洋勘测、航道测量和海洋资源开发等领域的需求。
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二、最大值测向
2）缺点
①定向精度不高，这是由于声系统的指向性图有一定 的宽度，而这一指向性在主轴附近随角度变化迟钝， 致使目标方位的小变化引起的输出信号幅度变化不大
二、最大值测向
2）缺点
②对多个目标的情况，这一方法显得无能为力。当存 在多个目标时，常常利用多波束接收系统进行测向。
二、最大值测向
A B
A B
A B
距离
距离
二、最大值测向
②指示器类型 分析指示器所能感知的变化与方位角变化 之间 的关系。
1.被动接收，听觉指示 2.被动接收，视觉指示 3.主动测向，视觉指示 4.主动测向，听觉指示
二、最大值测向
1.被动接收，听觉指示 一般来说，人耳对声强是敏感的，而声强与声压的 平方成正比，因而
一、声纳系统定向的基本原理
3）简单的二元基阵定位原理
d sin
d sin c c 2 f 2 f
2 d
0, 2 测量出反映声程差的时间差或相位差，就可测出目标方位
sin
c
二、最大值测向
1）原理 由于换能器或基阵输出电压随目标的方位角的变化 而变化，因而可以利用接收到的信号幅度达到最大 时换能器或基阵的指向来测量目标方位。
0
0
N 1 N 2 sin N 1 2 3! 2 2 D 1 N 3! 2 N N sin 2 2
1 3 利用 sin x x x 3! 即可有
二、最大值测向
1）原理 由于换能器或基阵输出电压随目标的方位角的变化 而变化，因而可以利用接收到的信号幅度达到最大 时换能器或基阵的指向来测量目标方位。
二、最大值测向
1）原理 由于换能器或基阵输出电压随目标的方位角的变化 而变化，因而可以利用接收到的信号幅度达到最大 时换能器或基阵的指向来测量目标方位。
二、最大值测向
4）定向精度分析
①最大值测向方法的测向精度，主要取决于声纳系统 方向性主瓣的宽度、指示器的类型（听觉或视觉）、 声系统转动装置的精度，以及声呐操作员的生理声学 特性。
②主瓣宽度
3dB
D
Nd
N元线阵 3dB
二、最大值测向
②主瓣宽度
3dB
D
方 位 A B
方 位
二、最大值测向
2）优点
①简单，利用人耳或视觉指示器均可判断最大信号幅 度值，因而在分析其性能时，要和具体的指示器联系 起来。
②另一优点是利用人耳还可判别目标的性质，此外， 由于人耳的特殊功能，使得在小信号噪声比下仍可判 别目标的方位。
二、最大值测向
2）缺点
①定向精度不高，这是由于声系统的指向性图有一定 的宽度，而这一指向性在主轴附近随角度变化迟钝， 致使目标方位的小变化引起的输出信号幅度变化不大
I kD
2
故
I 2kD D
声强的相对变化为
I D 2 I D
二、最大值测向
设人耳能觉察的（人耳的灵敏度）相对声强变化为 D D 0 D I 2 2 1 D 2 g D 0 D I
3
1 d 1 N 6
2
二、最大值测向
代入2
3g 1 sin 0.276 g Nd 2 2 3g 3g
一般人耳可感知0.1~0.2的相对声强变化，故有
一般人的眼睛可感知的相对电压幅度变化为0.05~0.1 ，故 2 0.39 0.05 0.1 0.087 0.123
1 d g N 6 解得 6g 6g 2 0.39 g Nd 2
二、最大值测向
z
R
y
R
y
x
x
一、声纳系统定向的基本原理
2）声纳系统定向的本质
测向方法与声学系统的结构有关。采用单个换能 器、两个换能器或多个换能器阵元组成的系统， 则可有不同的测向方法。然而不论采用何种具体 方法测向，其本质上均有共同之处，都是利用声
波到达水听器系统的声程差和相位差来进行声纳 系统定向的本质
第三章 声呐系统的定向方法
本章重点内容 声纳系统定向的基本原理
最大值测向的基本原理
相位法测向的基本原理 振幅差值测向的基本原理 相幅法测向的基本原理（了解） 正交相关测向的基本原理
本讲重点内容
声纳系统定向（测向）的基本原理 最大值测向的原理与精度分析
一、声纳系统定向的基本原理
1）测定水下目标位置
1 0.276
0.1
0.2 0.087
0.123
二、最大值测向
例， d 解：
2
，N 20 时，求测向精度？
2 2 2 0.2 弧度 11.46 Nd 20
因而测向精度
1 1
1.4
二、最大值测向
2.被动接收，视觉指示 由于视觉指示（如电表摆动、幅度大小显示）时， 指示器仅指示相对声压变化，因而 U D g 1 D U D 0 代入 D 后 2
3）N元等间隔线阵的波束图
一个N元等间隔线阵的波束图为
sin N 2 D N sin 2
其中
2 d
sin
二、最大值测向
3）N元等间隔线阵的波束图
第一个零点处的角度为指向性半开角应满足
N
因此
2
当 因此
sin 2 Nd
2 Nd
3.主动测向，视觉指示 若用同一基阵发射和接收，则接收的信号电压 D2 与成正比，即
U kD
2
与被动接收，听觉指示一致 I kD2
因而可推知测向精度为