水下目标定位系统的信号处理模块设计

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水下地形测量的GPS误差控制对策

水下地形测量的GPS误差控制对策水下地形测量是海洋科学和工程领域中的重要研究方向之一。

对于水下地形的测量和探测，通常会借助GPS技术进行定位，但是由于水下环境的复杂性，GPS误差较大。

控制GPS误差对水下地形测量至关重要。

本文将从GPS误差控制的理论基础、水下地形测量中常见的GPS误差以及相应的对策等方面展开探讨。

一、GPS误差控制的理论基础GPS（Global Positioning System）是一种通过卫星进行地理定位的系统。

其基本原理是通过卫星发射的信号，接收器接收信号的时间差来计算出位置，然后通过三维定位的方法，得出具体的坐标。

但是由于接收信号的过程中可能会受到多种因素的影响，从而产生误差，所以控制这些误差是至关重要的。

GPS误差主要包括系统误差、接收机误差和环境误差等。

系统误差是由GPS系统本身引起的误差，例如卫星轨道误差、时间精度误差等；接收机误差是指接收器本身造成的误差，如接收机的误差、时钟误差等；环境误差是由周围环境产生的误差，例如大气层折射误差、多径效应等。

要控制GPS误差，就需要综合考虑以上各种因素，并采取相应的对策。

二、水下地形测量中常见的GPS误差在实际的水下地形测量中，由于水下环境的特殊性，GPS误差常常会进一步被放大。

具体来说，水下地形测量中常见的GPS误差主要有以下几种：1. 多径效应：水下地形测量中，GPS信号在水下传播时可能会因为水面的折射和海底的反射导致多径效应的产生，从而使得接收到的信号包含多个传播路径，进而引入误差。

2. 大气层折射：水下环境使得GPS信号经过水面传播时会受到大气层折射的影响，从而引入误差。

3. 潮汐和海流影响：海洋中的潮汐和海流会影响GPS信号的传播方向和速度，使得测量结果出现偏差。

4. 深度限制：由于水下环境的限制，GPS设备在水下的使用深度受到一定的限制，因此在水下测量中可能会存在深度限制导致数据不全的情况。

以上这些因素都会对水下地形测量中的GPS定位造成一定的影响和误差，因此需要采取相应的对策来控制这些误差。

水下动目标被动跟踪研究

水下动目标被动跟踪研究一、本文概述随着海洋资源的日益开发和利用，水下动目标被动跟踪技术已成为水下探测和海洋工程领域的重要研究方向。

该技术通过接收和分析水下动目标自身发出的声波、电磁波等信号，实现对目标的被动跟踪和识别，具有隐蔽性好、抗干扰能力强等优势。

本文旨在深入探讨水下动目标被动跟踪技术的研究现状、基本原理、关键技术及其发展趋势，以期为相关领域的理论研究和实际应用提供有益参考。

文章首先将对水下动目标被动跟踪技术的研究背景和意义进行阐述，明确研究的重要性和紧迫性。

接着，介绍被动跟踪的基本原理和关键技术，包括信号处理、目标特征提取、跟踪算法等，并分析各种技术的优缺点及适用范围。

在此基础上，文章将重点分析当前水下动目标被动跟踪技术面临的挑战和难题，如水下环境的复杂性、信号的衰减与干扰、多目标跟踪等问题，并提出相应的解决策略和方法。

文章将展望水下动目标被动跟踪技术的发展趋势和前景，探讨新技术、新材料和新方法在水下动目标被动跟踪领域的应用前景，以及未来研究方向和挑战。

通过本文的综述和分析，希望能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的启示和参考，推动水下动目标被动跟踪技术的不断创新和发展。

二、水下动目标被动跟踪理论基础水下动目标的被动跟踪是一项复杂而关键的技术，其理论基础涉及声学、信号处理、估计理论等多个领域。

被动跟踪主要是通过接收和分析目标发出的声信号或者其它形式的辐射信号，来估计和预测目标的位置、速度和运动轨迹。

声波传播理论：水下环境的声学特性对被动跟踪具有重要影响。

声波在水中的传播受到水温、盐度、压力等多种因素的影响，这些因素会导致声波速度的变化和信号的衰减。

因此，对声波传播特性的准确理解是实现水下被动跟踪的基础。

信号处理技术：水下被动跟踪需要对接收到的微弱信号进行有效的处理，以提取出有用的信息。

这包括信号的预处理、特征提取、目标识别等步骤。

通过信号处理技术，可以将目标信号与背景噪声区分开来，提高跟踪的准确性和鲁棒性。

水下无线通信系统的设计与性能分析

水下无线通信系统的设计与性能分析随着科技的不断发展，水下无线通信系统在海洋工程、海洋资源勘探、军事等领域的应用越来越广泛。

本文将对水下无线通信系统的设计原理及其性能进行分析。

一、水下无线通信系统的设计原理1. 调制方式：水下无线通信中，由于水的特殊性质，常用的无线通信调制方式并不适用。

通常采用的调制方式有频移键控（FSK）和正交频分多址（OFDM）等。

这些调制方式能够克服水下的多路径传播和海洋环境噪声对信号的干扰。

2. 传输技术：为了提高水下无线通信的传输距离和速率，可以采用声波、电磁波以及光学技术。

声波传输适用于短距离通信，如水下无人机遥控。

而电磁波和光学技术适用于中长距离通信，如深海资源勘探。

3. 路由算法：水下无线通信中，由于水下环境的复杂性，传统的路由算法不再适用。

因此，设计水下无线通信系统时需要考虑到水下环境的特殊性。

一种常用的水下路由算法是基于地理位置的路由算法，通过节点之间的位置信息进行通信路径选择。

4. 多径传播影响：水下环境中，存在多径传播现象，即信号由于反射、折射等原因，到达接收节点的路径不止一条。

这会导致信号衰减和传播时间延迟，影响通信性能。

为了克服多径传播的影响，可以采用等化器、自适应调制等技术。

二、水下无线通信系统的性能分析1. 传输距离：水下无线通信的传输距离受到水下环境的影响，如水的吸收、散射和衰减等。

一般来说，声波传输距离较短，约为几百米至几公里；而电磁波和光学技术可以实现更远的传输距离，甚至达到数十公里。

2. 传输速率：水下无线通信的传输速率受到信道带宽和噪声等因素的影响。

在频谱资源有限的情况下，可以通过高效的调制和编码技术来提高传输速率。

此外，还可以采用多天线技术和波束成形技术来增加信道容量，提高传输速率。

3. 抗干扰性能：水下环境中存在各种噪声和干扰源，如水声噪声、海洋生物的声音等。

设计水下无线通信系统时需要考虑到这些干扰源对信号的影响，并采取相应的抗干扰技术，如扩频技术和自适应信号处理技术。

基于TMS320F2812的水下电磁场信号采集与处理单元设计

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图２信号采集与处理单元结构框图
Ｆｉ．２Ｓｃｅｔｃｄｉｇａｏｉｎａｏｌｃｉｇｇｈｍａｉａｒｍｆｓｇｌｃｌｅｔｎ
ａｄｒｃｓｉｇｕｎｔｎｐｏｅｓｎｉ
Ｆ８２的主频可以高达１０ＭＨｚ能实现实时信号采２１５，
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分布式水下导航、定位、通信一体化系统设计

ＲｅｅｒｈｏｈｅＩｃｒｏａｅＴｅｈｏｏｙｏｓｒｂｔｄＵｎｅｗａｅｓａｃｎｔｎｏｐｒｔｃｎｌｇｆＤｉｔｉｕｅｄｒｔｒＮａｉａｉｎ，ＯｒｅａｉｎａｍｕｉａｉｎｖｇｔｏｉｎｔｔｏｎｄＣｏｎｃｔｏ
ｎｕｅａｌｂｔｙｂｔｈｒｌｓａｉｏｅｖｒｂｅｏｊｃｓｂｏｈｔｅｗｉｅｓｒｄｏｃｍｍｕｉａｉｎａｄｔｅｕｄｒｔｒａｏｓｉｅｔｏ — ｅｅｎｃｔｎｈｎｅｗａｅｃｕｔｒｍｏｅｃｎｏｃ
声信号处理方法和试验结果。海上试验结果证明了系统的可行性和可靠性。
关键词：通信技术；水声遥控通信；阵位测量；水声定位；声导航；应答器；无线电遥控水

中图分类号：Ｂ６Ｔ５５
文献标志码：Ａ
文章编号：１０ —０３２０）２１５ —８００１９（０７１ —４５０
ＺＨＡＧａｇｐ，ＬＩＮＧｕｎ —ｕＡＮＧｏｌｎ，ＷＡＮＧｎＧｕ — ｇｏＹａ，ＦＪｎＵｉ
（ｏｌｇｆＵｎｅｗａｅｏｓｉｏｒｉｇｎｅｉｇＵｎｖｒｉ，Ｈａｂｎ１００，Ｈｅｌｎｊｎ，Ｃｈｎ）ＣｌｅｏｄｒｔｒＡｃｕｔｆＨａｂｎＥｎｉｅｒｉｅｓｔｅｃｎｙｒｉ５０１ｉｇｉｇｏａｉａ
ｔｏｏｒｌｍｍｕｉａｉｎｃｎｃｔ．ＴｈｙｔｍａｒｃｈｎｅｗａｅｂｅｔＳｔｒｅｄｍｅｓｏａｖｍｅｔｙｔｅｏｅｓｓｅｃｎｔａｋｔｅｕｄｒｔｒｊｃ ’ ｈｅ — ｉｎｉｎｌｏｍｏｅｎｈｂ

一种实时水下运动目标轨迹测试系统的设计

ＣＨＥＮＹａｇ，ＺｎＨＡＯｕ — ｅ，ＺＨＡＮＧＹｉ— ｉｇＺＪｎｗｉｎｂｎ．ＨＡＮＧＦ —ｉａｌ
（ｏｌｇｆＭａｎ，Ｎｏｔｗｅｔｒｏｙｅｈｉａｉｅｓｙｉａ１０２，ＣｉａＣｌｅｏｒｅｅｉｒｈｓｅｎＰｌｔｃｎｃｌＵｎｖｒｉ，Ｘｎ７０７ｔｈｎ）
ｒｌｔｅＴｅｄｓｎｎｒｃｐｅｆｔｅｈｒｗｒａｄｓｆａｅａｅ百ｅ．ｅ —ｉ．ｈｅｉｉｇｐｎｉｌｓｏｈａｄａｅｎｏｗｒｒｖｎａｍｇｉｔ
【ｙｗｒｓｎｅａｅａｇｔｏｉｇｔｃ；１ＰｉｇｅｃｉｏｐｔＫｅｏｄ】ｕｄｒｔｒｔｒｅ；ｍｖｒｋ）；ｓｌｈｐｃｍｕｅｗｎａＳｎｒ
图１合作信号产生系统结构框图
ＣＰＬ
以测定目标的方位。作者提出了一种基于ＤＰ和单片Ｓ机的水下目标运动轨迹测试方案。该系统分为合作信号产生系统和定位接收系统两大部分。合作信号产生系统安装在水下目标尾部，作为参考声源发射信号；定位接收系统安装在固定水域或实验船上，采用正交十字形水听器阵接收水下目标发射的合作信号，通过计算声信号到达不同声传感器阵元的时间延迟来估计目
。。
小
Ｇ
Ｄｌ信ｌ模信同号路拟号ｌ步一
放大滤波
Ａ７６ＨＣＬＨ从单片机ｌＩＤ８４ＰＤ检波
标位置 Ⅲ 。测量的数据再送往ＰＣ机，过坐标转换时显示出水下目标的运动轨迹。

基于矢量信号处理的水下目标定位和跟踪设计

ｓｇｅｐａｏｍｅｒｎｉｌｌｔｒｂａｉｇ—ｏｌｒｅｔｔｓｅｔｔｎｎｆｎｙｔｇｔａｅｓｍａｉ．Ａｃｏｄｎｈｅｒｇｅｔｔｎｏｅｕｄｒａｅｒｅｃａｓｉｏｃｒｉｇｔｔｅｂａｉｓｉｉｆｈｎｅｔｒａｇｔ — ｏｎｍａｏｔｗｔａｑｉｄｂｅｐｓｉｅｇｎｏｔｙｔｒｅｖｃｏｅｓｒｌｍｅｔｒｏｉｅｔｎｔｄｍｅｕｉｇａｒｙｏｌｕｒｙｔａｓｖｏｉｍｅｒ，ｈｅｅｔｒｓｎｏｅｎｓａｅｃｍｂｎｄｉｏａｕｉａｒｒ．Ｆｒｅｈｅｎｎｅｓｎａｍｏｅ
关键词：站纯方位目标定位；元联合测量阵；延单三时
中图分类号：］９．１Ｐ１９３文献标识码：Ａ
ＴａｇｔＬｏａｉａｉｎｎｄＴｒｃｉｇＤｅｉｎｓｄｎｒｅｃｌｚｔｏａａｋｎｓｇＢａｅｏ
ＶｅｔｒＳｇｌｏｅｓｃｏｉｎａＰｒｃｓ
ＺＨＡＮＧｎＹｉｇ—ｙｎｉｇ，ＤＵｉ—ｂｎ，ＨＯＵＧｕｎＬｉａｇ—ｌ，ＺＨＡＮＧｎｉＹｉｇ
（ｎｔｕｅｏｃａｏｒｈｃＩｓｕｅｔＳａｄｎｃｄｍｆｃｎｅ，ｉｄｏＳａｄｎ６０１ＣｉａＩｓｔｔｆｅｎｇｐｉｎｔｍｎ，ｈｏｇＡａｅｙｏｉｃｓＱｎａｈｏｇ２６０，ｈ）ｉＯａｒｎＳｅｇｎｎ

一种小型水下运动目标定位系统的设计

上显示目标的运动曲线介绍了系统的工作原理、硬件结构和软件设计实验结果表明系统整体工作性能良好，能够满足工程
应用要求。
Ｓ关键词ＤＳ单片机Ｐ
仪
表
ＣＬＰＤ
水下目标
中图分类号
Ｃ
Ｔ５６文献标识码Ａ国家标准学科分类代码１０２５Ｂ６４．００
用正交十字形水听器阵，收水下目标发射的合作信接
号，根据基阵参数和信号到达时间估计深弹水下的并
运动轨迹参数。量的数据送往Ｐ机，过坐标转换测Ｃ经
ｏＰｎｉｇｅｃｉｏｎＤＳａｄｓｎｌｈｐｃｍｐｕｅ。ａｄｃｎｃｌｕａｅｔｅｔｒｅ ’ ｏｉｉｎｉｆｒａｉｎｂｉｇｒｃｉｅｃｕｔｃｔｒｎａａｃｌｔｈａｇｔＳｐｓｔｏｎｏｍｔｏｙｕｓｎｅｅｖｄａｏｓｉｓｇａ，ａｄｄｓｌｙｉｓｍｏｉｕｒｅｔｍｅｙｏｉｎｌｎｉｐａｔｖｎｇｃｖｉｌｎＰＣ．ｈｉｃｐｌＴｅｐｒｎｉｅ，ｔｅｈｒｗａｅｃｎｔｕｔｏｎｏｔｒｓｇｈａｄｒｏｓｒｃｉｎａｄｓｆｗａｅｄｅｉｎａｅｄｓｕｓｄｉｅａｌＴｈｅｕｔｆｅｐｒｍｅｔｓｏｔｅｓｓｅｗｏｋｓｗｅｌｔｇｔｅｒｉｃｓｅｎｄｔｉ．ｅｒｓｌｓｏｘｅｉｎｈｗｈｙｔｍｒｌｏｅｈｒ，ａｄｆｔｔｅｒｑｅｔｏｎｉｈｅｕｓｆ

水下定位系统中的数据采集和处理

ｔｅｍｕｉｔｒａｉｇｉｐｏｏｅ．ＷｈｎｔｅＧＰｏｉｏｉｇｉｘｅｄｄｏｎｅｗｔｒｂｈｃｕｔｓｐｓｔｎｎｈｈ－ｈｅｄｎｓｒｐｓｄｅｈＳｐｓｉｎｎｓｔｎｅｔｔｅｕｄｒａｅｙｔｅａｏｓｉｏｉｏｉｇｃｉ
下合作目标一答器的大地坐标（绝对 ” 标）置，应即“ 坐位其定位精度可保证与ＧＳ在同一量级。系统原理框图Ｐ如图１示，主控软件是系统的控制核心，用来控制所ＧＳ的接收，设置水声基站的参数并控制水声换能器Ｐ
备，将按一定时间间隔收到的水声数据去同步ＧＳＰ数据，通过实时的算法处理解算出对应的水下目标位置信息。
ｉｅｅｔｔｎｆｃｍｍｕｉａｉｎｎｔｒａｅｎｈｅｙｔｍａｅｉｒｄｅｄｒｅｅａｃｍｍｕｉａｉｍｏｅｂｓｄｎｍｐｌｍｎａｉｏｏｏｎｃｔｉｅｆｃｉｔｓｓｅｏｒｎｔｏｕｃ．ｈｓｒｌｏｉｎｃｔｏｎｄｌａｅｏ
图２所示。
系统运行时，先打开连接ＧＳ的端口，Ｐ首ＰＧＳ设备每秒更新一次导航数据并传送给主控软件，软件将
其保存下来为后面的数据融合做好准备。与此同时也

水下控制模块的应用与设计分析

２０１５年第４４卷第７期第１０１页文章编号：（）１００１３４８２２０１５０７０１０１０４
石油矿场机械犗犐犔犉犐犈犔犇犈犝犐犘犕犈犖犜犙
（）：２０１５，４４７１０１１０４
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３结论
）１超高分子量聚乙烯内衬管装入油管过程由于装入力是不同的，因此油管两端超高管伸出中，和留出部分收缩率是不同的。）２超高分子量聚乙烯内衬管在装入油管后开始收缩，在１复合管单端翻边成型６８ｈ后基本稳定，也在１６８ｈ之后。）为消除３复合管在井下高温时会产生膨胀，膨胀产生的应力，在截取多余超高管时应该留有余量。）选用分子量４在油管内加装聚乙烯内衬，１５０万份以上的ＵＨＭＷＰＥ比较理想。在制备中，只要按照合理工艺就可以有效规避内衬管应力。
１水下控制模块的应用分析
水下生产系统作用是实时监测水下井口和生产调整生产压力与流量等参数，系统的各种工作状况，并对异常情况进行监测及有限的应急处理。由于生产系统设施置于水下数百米乃至数千米深处，距离监控平台也很远，对生产的监控和管理完全依赖于水下控制系统，因而与常规的控制系统相比，需要选用可靠性更高、免维护或更换方便的控制产品，这也决定了水下部分的设施要有严格的质量与寿命要求，而水下部分的核心设施单元便是水下控制模块（。ＳＣＭ）

17566_水下定位系统(USBL)

2024/1/25
19
水下考古与文物保护应用
水下遗址定位
利用USBL系统对水下遗址进行精确定位，为后续的水下考古工作提供准确的位置信息。
文物发掘与保护
结合水下机器人等设备，对水下文物进行发掘、清理和保护工作，确保文物的完整性和安全性。
水下考古研究
通过USBL系统获取的水下遗址位置、形态等信息，为水下考古研究提供重要的数据支持。
换能器阵列
由多个发射和接收换能器组成，实现信号的定向发射和接收，提高定位精度。
11
信号处理与控制系统
信号预处理
对接收到的信号进行放大、滤波等处理，提高信号质量。
2024/1/25
信号检测与识别
通过特定的算法对信号进行检测和识别，提取出目标的位置信息。
控制系统
对整个USBL系统进行控制和管理，包括工作模式设置、参数调整等。
2024/1/25
17
05
USBL系统在水下工程应用案例
2024/1/25
18
海洋资源勘探与开发支持
油气资源勘探
利用USBL系统对水下钻探设备进行精确定位，确保钻探作业的准确性和安全性。
海底地形测绘
结合多波束测深仪等设备，实现海底地形的高精度测绘，为海洋工程提供基础数据。
海洋环境监测
通过USBL系统布放的水下传感器网络，实时监测海洋环境参数，为海洋资源开发提供决策支持。
15
稳定性指标评估
01
重复定位精度
在相同条件下，多次定位结果的一致性程度，反映系统的稳定性。
漂移误差
02
03
温度/压力稳定性
长时间运行过程中，定位结果相对于真实位置的偏移量，用于评估系统的长期稳定性。

水下多目标定位关键技术研究

水下多目标定位关键技术研究水下多目标定位关键技术研究近年来，随着人类对水下资源的探索和开发的不断深入，水下多目标定位技术的重要性日益突出。

水下多目标定位是指在水下环境中，通过各种手段准确定位并跟踪目标物体的技术。

它在水下资源勘察、海洋科研、水下工程等领域具有广泛的应用前景。

水下多目标定位技术主要面临以下挑战。

首先，水下环境复杂多变，由于水的折射、散射和吸收，导致声波、电磁波和光波在水下传播受到很大的限制和干扰。

其次，水下目标物体通常是移动的，其位置和速度变化较大，对定位系统的实时性和准确性提出了更高的要求。

此外，水下目标物体往往是多个，甚至成群结队的，如何实现对多个目标同时定位也是一项技术难题。

为了解决水下多目标定位的困难，研究者们提出了一系列关键技术。

在声波定位方面，通过发送声波信号并接收回波，利用声波传播的速度和回波的时间差计算目标物体的位置。

此外，还可以利用多个水下声源和接收器构建声波传感器网络，从而实现对多个目标的定位。

在电磁波定位方面，可以利用电磁波在水下传播的特性，采用测向技术来确定目标物体的方位。

考虑到电磁波在水下传播受到限制，使用低频电磁波能够取得更好的效果。

而在光波定位方面，可以利用激光或者红外相机进行目标物体的拍摄和测量，根据图像处理算法计算目标物体的位置。

除了传感器选择和信号处理技术，水下多目标定位还需要考虑定位算法的优化与改进。

常见的定位算法包括Kalman滤波算法、粒子滤波算法、最小二乘估计算法等。

这些算法能够通过对传感器输出数据进行迭代优化，提高定位的准确性和鲁棒性。

而在面对多个目标物体的情况下，需要采用适应性目标跟踪算法，实现对多个目标的同时跟踪和定位。

此外，为了提高水下多目标定位的效果，研究者们还通过多传感器融合和数据关联等方法来改善定位结果。

在多传感器融合中，将多个传感器的输出数据进行融合处理，利用互补的信息来提高定位的准确性和可靠性。

而在数据关联中，通过对来自不同传感器的数据进行匹配和比对，将相同目标物体的数据关联在一起，从而实现对目标物体的准确定位。

水下自主定位中数字相关器的设计

中图分类号：Ｎ９４Ｔ１文献标识码：Ａ
Ｄｅｉｎｏｉｉａｏｒｌｔｒｉｎｄｒａｅｓｇｆｄｇｔｌｃｒｅａｏｎｕｅｗｔｒ
ｉｎｄｅｎｄｅｉｎｔｔｏｐｅｎｔｏｒｅａｉｎ
ＹｎｌＹａｉ，ｕＨｕｉ，ＺａｇｕｎｕｎａｇＨａ，ｎＸｎＹｉａｔｎｈｎＪａｊａ（ｔｎｌｅａｏａｒｒｌｔｎｃｅｓｒｍｅｔｅｈｏｏｙＮｏｔｉｅｉｆｈｎ，ａｕｎ００５，ｈｎ）ＮａｏａＫｙＬｂｒｔｙｏｅｒｉＭａｅｎｃｎｌ，ｒＵｎｒｔｏＣｉＴｉａ３０１ＣｉａｉｏｆＥｃｏｕＴｇｈｖｓｙａｙ
ＡＫ调制的水声定位信号进行频谱扩展，使得每个定位基Ｓ站Ｉ编码的ｍ序列码元内有一个完整的扩频ｍ序列。不【）失一般性，本文中假设定位基站的Ｉ编码ｒ序列是３位，【）ｎｌ
即ｍ序列周期是３。扩频ｍ序列周期也是３。水声定位１ｌ信号时序图如图ｌ所示。其中ｍｕ是３位的扩频ｍ序列，ｏｔｌｉｏｔｄｏｔ别是基站ｌ基站２的３位Ｉｍ编ｄｕ、ｉｕ分ｍｌｍ２和ｌＤ
Ａｂｔａｔｓｅｉｃｔｅｕｒｍｅｔｏｎｅｗａｅｄｐｎｅｔｒｎａｉｎｓｓｍｎｈａｔｕａｔｆｈｎｅａｅｓｒｃ：ｐｃｆＯｒｑｉｅｎｆｄｒｔｒｎｅｅｄｎｉｔｔｙｔａｄｔｅｐｒｉｌｒｏｅｕｄｒｔｒｉｕｉｏｅｏｅｃｉｙｔｗ

我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介

我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介北极星电力网新闻中心2008-11-12 11:04:48 我要投稿关键词：GPS 我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介“863”计划“水下GPS高精度定位系统”课题组摘要由国家"863"计划资助的我国首套水下GPS高精度定位导航系统已研制成功，填补了我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。

该系统可从水上(海面、沿岸陆地或飞机上)对水下目标跟踪监视和动态定位，还利用GPS技术，实现了水下设备导航、水下目标瞬时水深监测、水下授时、水下工程测量控制和工程结构放样等功能。

关键词水下GPS 定位导航系统用户由国家"863"计划资助的我国首套水下GPS高精度定位导航系统研制成功，经在浙江省千岛湖进行的试验表明，对于水深45m左右的水域，系统的水下定位精度为5em，测深精度为30cm，水下授时精度为0.2ms，且测量误差不随时间累积。

这是继美国和法国之后，我国科学家自主研制开发的精度好、功能强、自动化程度高的水下GPS系统。

该系统不但可用于从水上(海面、沿岸陆地或飞机上)对水下目标跟踪监视和动态定位，还率先利用GPS 技术实现了水下设备导航、水下目标瞬时水深监测、水下授时、水下工程测量控制和工程结构放样等功能。

该系统的成功研制，将打破个别发达国家对水下高精度定位技术的垄断，填补了我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。

一、系统构成水下GPS定位导航系统主要由GPS卫星星座、差分GPS基准站(可选)、四个以上GPS 浮标、安装在水下目标或载体上的水下导航收发机、陆基或船基数据处理与监控中心(简称数据控制中心)、水上无线电通信链路、水下水声通信链路组成，如图1。

多个GPS浮标与水下导航收发机构成以浮标为基线的海面长基线水下定位导航系统。

其中，GPS卫星星座、差分基准站和浮标GPS天线用于提供“海面动态大地测量基准”，包括浮标动态长基线水下定位网的起算基准和时间基准；水下导航收发机的发射器、浮标定位水听器组成了水下定位子系统，该子系统采用水下差分方式定位，水下无需高稳定频标；数据控制中心和水下导航收发机的水声通信换能器组组成了水下通信链路；差分基准站到数据控制中心、GPS浮标到数据控制中心的无线电收发装置组成了海面无线电通信链路；水上数据处理中心、系统状态监控、水上用户接口组成了数据监控中心；水下数据处理、用户接口组成了水下用户接口。

无源水声定位系统设计与实现

无源水声定位系统设计与实现随着社会科技的发展，人们对于水下探测的需求越来越多。

而无源水声定位技术就是其中的一种，通过接收目标产生的水声信号，实现对目标在水下的定位。

本文将介绍无源水声定位系统的设计与实现。

一、系统概述无源水声定位系统主要由水声接收器和定位计算机两部分组成。

水声接收器负责接收水下目标产生的信号，并将信号转换为计算机可以识别的数据格式。

而定位计算机则负责对接收到的数据进行处理，并计算出目标的位置坐标。

二、硬件设计1. 水声接收器水声接收器是本系统的核心部分，其主要功能是将水下目标产生的信号转换为电信号，并将其发送给计算机。

根据不同要求，可以选择不同的水声接收器。

常用的水声接收器是宽带水声接收器和窄带水声接收器。

宽带水声接收器适用于接收频率范围较广的信号，其频率响应范围广，能够接收到多种频率的信号。

而窄带水声接收器则适用于接收频率较窄的信号，其响应范围窄，但其接收灵敏度较高。

定位计算机的选择要满足处理速度快，存储容量大的要求。

建议选择处理器配置较高的计算机，并配备足够的内存和存储容量。

同时，为了保证计算机的稳定性和安全性，可以考虑安装相应的保护软件和数据备份系统。

三、软件设计无源水声定位系统的软件设计主要由信号采集、信号处理和定位计算三部分组成。

1. 信号采集信号采集是系统的首要和基础工作，其目的是将水声接收器接收到的信号转换为计算机可以处理的数据格式。

一般采用模数转换器（ADC）或多路程扫描技术将模拟信号转换为数字信号。

2. 信号处理信号处理是系统中最复杂和核心的部分。

在信号处理过程中，需要将数字信号进行滤波、降噪和解调等处理，以获取准确的目标信息。

一般采用数字滤波器和相关器等技术对信号进行处理。

在信号处理中，需要注意的是选择合适的算法和参数。

不同的算法和参数会对处理结果产生不同的影响。

因此，在设计系统时需要对算法和参数进行选择和优化，以达到最佳的处理效果。

定位计算是系统中最关键和重要的部分，其目的是确定水下目标的位置。

USBL定位系统(2024)

海洋资源勘探
通过USBL系统对水下设备进行精确定位，可实现海洋石油、天然气等资源的勘探和开发。
海洋环境监测
利用USBL系统布设水下观测网络，可对海洋环境参数进行实时监测和数据采集，为海洋环境保护和科学研究提供依据。
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水下考古与探险领域应用
水下遗址定位
USBL系统可协助水下考古人员精确定位水下遗址、沉船等目标，提高水下考古的效率和准确性。
抗干扰能力测试
在实验室环境下，模拟各种干扰源对USBL系统的影响，测试系统的抗干扰能力和稳定性。
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实际水域环境下测试
2024/1/28
现场环境适应性测试
在实际水域环境下，测试USBL系统对环境因素的适应性，如水温、盐度、水深等。
多目标定位测试
在实际水域中布置多个目标，对USBL系统的多目标定位能力进行测试，分析系统在不同目标数量和分布情况下的定位性能。
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USBL技术优势
高精度定位
宽覆盖范围
USBL定位系统具有较高的定位精度，通常可达到米级甚至厘米级的定位精度，适用于对定位精度要求较高的应用场景。
USBL定位系统可实现对水下目标的宽范围覆盖，适用于不同水深和范围的应用需求。
实时性
灵活性
USBL定位系统可实现对水下目标的实时跟踪和定位，为水下作业提供实时的位置信息支持。
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USBL定位系统概述
2024/1/28
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USBL定义及原理
定义
USBL（Ultra-Short Baseline）是一种水下声学定位技术，通过测量水下目标反射或发射的声波信号到达接收基阵的时间差，从而确定目标的位置。
原理
USBL定位系统通常由一个或多个水听器基阵、信号处理器、显示及控制系统等组成。当水下目标发射声波信号时，各水听器接收到信号的时间存在差异，通过测量这个时间差并结合已知的声速，可以计算出目标相对于基阵的距离和方位。

水声定位信号脉冲挑选方法

水声定位信号脉冲挑选方法一、引言- 研究背景和意义- 概述水声定位技术的研究现状和发展趋势二、水声定位信号脉冲挑选理论及方法- 进一步解释信号脉冲挑选的原理和意义- 分析目前常用的脉冲挑选方法- 提出基于权重的脉冲挑选方法的优点三、基于权重的脉冲挑选方法的实现- 分析脉冲信号的特征及权重计算方法- 设计基于权重的脉冲挑选算法- 对比实验基于权重的脉冲挑选方法与其他方法的效果四、算法应用实例分析- 介绍实验数据的来源和选取- 对比分析不同算法对于实验数据的处理和分析效能- 分析基于权重的脉冲挑选算法在实际任务中的应用五、总结与展望- 总结论文的主要研究内容- 对当前水声定位技术的研究进行讨论和分析- 展望未来水声定位信号脉冲挑选方法的发展趋势与方向- 提出未来水声定位技术研究的思考和建议。

一、引言水声定位技术是一种利用水中传播声波的方法实现目标定位和导航的技术。

水声定位技术被广泛应用于海洋资源开发、水下通信、海洋环境监测、水下作业和海洋科学研究等领域。

随着海洋经济的不断发展和技术的不断进步，对水声定位的要求也越来越高。

如何提高水声定位系统的精度和准确性，成为研究水声定位技术的重要课题之一。

水声定位的基本原理是利用水中传播的声波，在目标和接收器之间测量声波的传播时间，通过计算时间差来确定目标的三维坐标位置。

水声定位系统中最核心的组件是声纳，它主要由发射器和接收器组成。

声纳在不同的应用场景下需要具有不同的特性，例如频率、脉冲宽度和脉冲振幅等。

在实际应用中，一定要选择合适的声纳，才能满足基于水声定位的各种应用需求。

本文主要研究水声定位信号脉冲挑选方法。

信号脉冲挑选是指从一系列水声信号中，选择和目标匹配的脉冲信号进行处理和分析。

目前，常用的信号脉冲挑选方法包括能量门限法、基于相关性的方法和基于模板匹配的方法等。

这些挑选方法虽然灵活可靠，但仍存在一些缺陷，例如对噪声和干扰的适应能力不够强、对信号特性的判断不全面等。

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ｔｉｉｎｌｒｃｓｉｇｓｓｅｈｓｈｇｉｅａｓｉｔｎａｃｒｃ，ｔａｉｅｅｄｍａｄｏｒｅｃｔｇｈｓｇａｏｅｓｎｙｔｍａｉｈｔｓｐｍｅｄｌｙｅｔｍａｉｃｕａｙｉｓｔｆｓｔｅｎｆｔｇｔｏａｉ．ｏｓｉｈａｌｎ
意义，也是水下目标试验场的重要工作内容。水下试验场这
序，因此只能通过估计不同接收信号的相对时延来进行目标的方位估计，就是说，个处理模块所需进行处理的接收也每
中图分类号：Ｔ２Ｔ６Ｐ３；Ｊ３
文献标识码：Ａ
文章编号：１７ — ２６２１）００８ — ３６４６３（０１１— ０３０
Ｄｅｉｎｏｉａｉｎｌｐｏｅｓｎｇｍｏｕｅｏｎｒｔｒｔｒｅｏａｉｙｔｍｓｇｆａｄｔｌｓｇａｒｃｓｉｄｌｎｕｄｅｗａｅａｇｔｌｃｔｎｇｓｓｅ
第１９卷第１０期
Ｖｏ．９１１
Ｎｏ１．０
电子设计工程
ＥｌｃｒｎｃＤｅｉｎＥｎｉｅｒｎｅｔｏｉｓｇｇｎｅｉｇ
２１０１年５月
Ｍａ０１１ｙ２
水下目标定位系统的信号处理模块设计
严胜刚．桑田
Ｋｅｒｓｉｉｌｉｎｒｅｓｏ（Ｐ）ＦｅｄＰｇａｙｗｏｄ：ＤｇｔｇａＰｏｅｓｒＤＳ；ｉｌｒｒｍｍａｌｔｒｙＦＧＡ）ｉｅａｓｍａｉｎａｇｔｏａｉｇａＳｌｏｂｅＧａｅＡｒａ（Ｐ；ｔｄｌｙｅｔｔ；ｔｒｅｌｃｔｍｅｉｏｎ
的时延估计应用程序，并进行了实验验证，验结果表明此信号处理系统时延估计精度高，足了目标定位的要求实满
关键词：数字信号处理器（Ｐ）ＤＳ；现场可编程门阵列（ＰＦＧＡ）；时延估计；目标定位
ｐａｏｍ，ａｅｉｅｏｒｓｎｎｉｌｙｅｔｍａｉｎａｌｃｔｏｏｒｍ，ｔｒｕｇｎｅｐｅｍｅｈｅｕｔｈｗｈｔｌｔｒｆｎｄｒａｚｄｃｒｅｐｏｄｉｇｔｍｅｄｅａｓｉｔｏｐｐｉａｉｎｐｒｇａｌｈｏｈａｘｆｎＬｔｅｒｓｌｓｓｏｔａｉ
（北工业大学航海学院，陕西西安７０７）西１０２摘要：针对水下目标的主被动定位功能需求和具体的技术指标要求，合数字信号处理器（Ｓ）现场可编程门阵结ＤＰ和
列（ＰＦＧＡ）各自优势，计了基于ＤＳ的设Ｐ及ＦＧ的数字信号处理模块，此处理模块为硬件平台，程实现了相应ＰＡ以编
信号不小于２个通道。
的定位系统根据被测目标是否加装合作声信标．以分为主可
动和被动两种方式。主动定位方式需要在水下目标上加装声
信标，位系统整个试验系统的同步时序控制下，过接收定通及处理水下目标声信标发射的已知脉冲信号来实现目标的定位及跟踪；动方式则仅通过接收及处理水下目标运动产被生的辐射噪声，现水下目标的定位及跟踪。对于水下目标实定位系统的信号处理模块而言。种定位方式的差异在于因两
ＹＡＮｈｎ —ａｇＡＮＴａＳｅｇｇｎ，ＳＧｉｎ
（ｈｃｏｌｆＭａｉｅＴｃｎｌｙＮｒｗｓｒｏｔｈｉｎｅｓｙＸｉ７０７，ｈｎ）ＴｅＳｈｏｏｒｅｈｏｏ，ｏｔｅｔｎＰｌｅｎｃＵｉｒｉ， ’ １０２Ｃｉｎｇｈｅｙｃｄｖｔ ∞ ａ
随着水下武器和水下航行器等水下目标的快速发展，对
其进行定位和跟踪从而检验其性能的试验具有非常重要的
于１ｏＨ￣Ｈ，因此信号处理模块的采样频率不小于１Ｈ０ｚ２ｚｋ０ｋｚ就可以满足要求。但是由于被动定位系统没有统一的同步时
Ａｂｔａｔｍｉｇａｈｅｕｒｍｅｔｆｎｔｔｅａｄｐｓｉｅｌｃｔｇｆｎｔｎａｄｓｅｉｃｑａｉｃｔｎｎｅｓｃｍｂｎｅｓｒｃ：Ａｉｎｔｅｒｑｉｅｎｓｏｉａｉｎａｓｖａｉｕｃｉｎｐｃｆｕｌａｉｅｄ，ｏｉｇｔｔｉｉｖｏｎｏｉｉｆｏｈａｖｎａｅｆＰａｄＦＧＡ，ｉｉｌｉｎｌｒｃｓｉｇｍｏｕｅｗａｅｉｎｄｉｕｅｈｓｒｃｓｉｇｍｏｕｅａｅｈｒｗａｅｄａｔｇｓｏＤＳｎＰａｄｇｔｇａｏｅｓｎｄｌｓｄｓｇｅ，ｔｓｄｔｉｐｏｅｓｎｄｌｓｔａｄｒａｓｐｈ