水下目标定位的若干方案对比研究
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系统和俄罗斯 ＭＴ一８ ８ 机 器人 长基线系统采用的是 电池供 电＿ １ ］ 。系统 能作用距离 一般 为 ８ ～１ ０ ｋ ｍ（ 三个应 答器 ） ， 定
站上装备高精度 时间基准 ， 并 保持精 确 同步 。根据 目前 的
技术能力 预测 ， 该方 案 可 能 达 到 的最 大作 用 距 离不 大 于
精度 ， 需按照一定形状一 次布设 多个 （ 三个 以上） 应 答 器 形
这 是 一 种 基 于 测 伪 距 定 位 原 理 的 方 案 。其 基 本 设 想 是
在海底预先布放至少 三个 水声 工作 站 ， 站 位精确 坐标 可 以 通过大地测量的方法预先 标定 ， 为在定位 区域 内获得较 好 的定位解算精度 ， 三个 点之 间的基线具有适 当的夹角 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ，ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ｕ ｎｄ ｅ ｒ ｗａ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｏｕ ｓ ｔ ｉ ｃ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ，ａ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｐ ｏｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｎｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ． Ｔｈ ｅ Ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｒ ａ ｔ ｅ ｏｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｈ ｉ ｇ ｈ，ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ，ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｎｇ ｔ ｉ ｍｅ ｉ ｓ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ． Ｋｅ ｙ Ｗ ｏｒ ｄｓ ｕ ｎ ｄｅ ｒ ｗａ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｏ ｕｓ ｔ ｉ ｃ ，ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ａ ｌ ｅ ｄ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ Ｃｌ ａ ｓ ｓ Ｎｕ ｍｂｅ ｒ ＴＮ ９ ２ ９ ．３
该系统采用 同步工 作方式 发射水 声信 号 ， 潜 艇被 动接
收这些信号可测量潜艇 与工作 站 的伪距 ， 通过伪 距交 会算
出潜艇的位置 ， 定位精度 和发射站之 间夹 角、 时 间基 准的 同 步和守时精度密切相关 。该方案在原理上要求水 下各工作
岸基供 电的长基 线定 位系统 。法 国 Ｏ Ｃ Ｅ ＡＮＯ长基线 定位
ｌ Ｏ Ｏ ｋ ｍ［
。
位精度 ５ ￣１ ０ ｍ， 工作深度一般 为 ２ ０ ０ ０ ￣６ ０ ０ ０ ｍ不等 。同时 该 种使用方 式不考虑 也无 须考虑隐蔽性 、 保 密性等 问题 ， 试
验 完毕 后遥 控收 回， 目前应 用 已十分广 泛且 技术 成熟 。但
直 接 为 作 战 舰 艇 水 下 提 供 导 航 定 位 服 务 的系 统 未 见 报 道 。
摘
要
论文通过水下 目标定位的几种方法对比 ， 给出一种工 作稳定 可靠 ， 具备较好 隐蔽性， 定 位成功率高 ， 布放 、 校 准作业简单 ， 定位
水 声 ；目标 定 位 ；隐蔽 性 Ｔ Ｎ９ ２ ９ ． ３
时 间 短 的方 法 。 关键词 中 图 分 类号
Ｃｏ ｍｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｔ ｕ ｄｙ ｏ ｆ Ｕｎｄ ｅ ｒ ｗａ ｔ ｅ ｒ Ａｃ ｏ ｕｓ ｔ ｉ ｃ Ｌｏ ｃ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｊ Ｉ Ｘｉ ａ ｏ ｙ ａ ｎ
（ Ｈｕ ａ ｚ ｈ ｏｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ － ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｓ －Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｎａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｏｐ ｔ ｏ ｅ ｌ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ，Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ００ ７ ４）
１ 引 言
美 国、 法 国、 俄罗斯等 国家 自 ２ ０世纪 ６ ０年代开始 研制 水下声学定位 系统 ， 其研 究 目的是为 水下试 验靶 场和 深潜 器 服务 ， 先后 形 成 了长基 线 、 短基 线 、 超短 基线 定位 系 统 。 采用测距定位原 理 ， 为获得 一定 的覆 盖面积 和较 高 的定位
系统包括水下声导航信号发射系统和潜艇水 声定位接
收机组成 。发射系统 由水声换能器 、 发射机 、 高精度 原子钟 及控制装置组成 。潜艇上装备水声定位接收机 由接收水听
器 和 显 示 处 理 装 置 组 成 ｊ 。
成 海底应答器 阵。该类 系统覆 盖面积小 ， 一 次工作时 间短 ， 工作深度较浅 。根据 靶场 具体地 理环 境和使 用特 点 ， 可采 取 固定 岸基 电缆供 电方式或蓄电池供电方式 。如 美 国达波 弯 的基 波特 鱼雷试验 靶场 、 夏威 夷水 下试验 场等 采用 的是
总第 ２ ２ ５ 期
２ ０ １ ３年 第 ３期
舰 船 电 子 工 程
Ｓ ｈ ｉ ｐ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． ３
１ ２１
水 下 目标 定 位 的若 干方 案对 比研 究
季 晓 Hale Waihona Puke Baidu
（华 中光 电 技 术 研 究 所 一 武汉 光 电 国家 实 验 室 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ）
这种方案 的优点是 潜艇 完全处 于被 动接收方 式 ， 不易 暴露 自己。但是 由于要在海底工作站不断发射 大功率水声 导航定位信号 ， 能源消耗过 大 ， 若高精度时钟最小 消耗功率 按２ ４ Ｗ 估计 ， 采用 １ ２ Ｖ电源 ， 连续工作两年 ， 电池容量将达 到３ ４ ０ ０ ０ Ａ时。这必将增 大水 下 工作 站 的体积 ， 随之 带来
站上装备高精度 时间基准 ， 并 保持精 确 同步 。根据 目前 的
技术能力 预测 ， 该方 案 可 能 达 到 的最 大作 用 距 离不 大 于
精度 ， 需按照一定形状一 次布设 多个 （ 三个 以上） 应 答 器 形
这 是 一 种 基 于 测 伪 距 定 位 原 理 的 方 案 。其 基 本 设 想 是
在海底预先布放至少 三个 水声 工作 站 ， 站 位精确 坐标 可 以 通过大地测量的方法预先 标定 ， 为在定位 区域 内获得较 好 的定位解算精度 ， 三个 点之 间的基线具有适 当的夹角 。
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该系统采用 同步工 作方式 发射水 声信 号 ， 潜 艇被 动接
收这些信号可测量潜艇 与工作 站 的伪距 ， 通过伪 距交 会算
出潜艇的位置 ， 定位精度 和发射站之 间夹 角、 时 间基 准的 同 步和守时精度密切相关 。该方案在原理上要求水 下各工作
岸基供 电的长基 线定 位系统 。法 国 Ｏ Ｃ Ｅ ＡＮＯ长基线 定位
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。
位精度 ５ ￣１ ０ ｍ， 工作深度一般 为 ２ ０ ０ ０ ￣６ ０ ０ ０ ｍ不等 。同时 该 种使用方 式不考虑 也无 须考虑隐蔽性 、 保 密性等 问题 ， 试
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直 接 为 作 战 舰 艇 水 下 提 供 导 航 定 位 服 务 的系 统 未 见 报 道 。
摘
要
论文通过水下 目标定位的几种方法对比 ， 给出一种工 作稳定 可靠 ， 具备较好 隐蔽性， 定 位成功率高 ， 布放 、 校 准作业简单 ， 定位
水 声 ；目标 定 位 ；隐蔽 性 Ｔ Ｎ９ ２ ９ ． ３
时 间 短 的方 法 。 关键词 中 图 分 类号
Ｃｏ ｍｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｔ ｕ ｄｙ ｏ ｆ Ｕｎｄ ｅ ｒ ｗａ ｔ ｅ ｒ Ａｃ ｏ ｕｓ ｔ ｉ ｃ Ｌｏ ｃ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
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１ 引 言
美 国、 法 国、 俄罗斯等 国家 自 ２ ０世纪 ６ ０年代开始 研制 水下声学定位 系统 ， 其研 究 目的是为 水下试 验靶 场和 深潜 器 服务 ， 先后 形 成 了长基 线 、 短基 线 、 超短 基线 定位 系 统 。 采用测距定位原 理 ， 为获得 一定 的覆 盖面积 和较 高 的定位
系统包括水下声导航信号发射系统和潜艇水 声定位接
收机组成 。发射系统 由水声换能器 、 发射机 、 高精度 原子钟 及控制装置组成 。潜艇上装备水声定位接收机 由接收水听
器 和 显 示 处 理 装 置 组 成 ｊ 。
成 海底应答器 阵。该类 系统覆 盖面积小 ， 一 次工作时 间短 ， 工作深度较浅 。根据 靶场 具体地 理环 境和使 用特 点 ， 可采 取 固定 岸基 电缆供 电方式或蓄电池供电方式 。如 美 国达波 弯 的基 波特 鱼雷试验 靶场 、 夏威 夷水 下试验 场等 采用 的是
总第 ２ ２ ５ 期
２ ０ １ ３年 第 ３期
舰 船 电 子 工 程
Ｓ ｈ ｉ ｐ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． ３
１ ２１
水 下 目标 定 位 的若 干方 案对 比研 究
季 晓 Hale Waihona Puke Baidu
（华 中光 电 技 术 研 究 所 一 武汉 光 电 国家 实 验 室 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ）
这种方案 的优点是 潜艇 完全处 于被 动接收方 式 ， 不易 暴露 自己。但是 由于要在海底工作站不断发射 大功率水声 导航定位信号 ， 能源消耗过 大 ， 若高精度时钟最小 消耗功率 按２ ４ Ｗ 估计 ， 采用 １ ２ Ｖ电源 ， 连续工作两年 ， 电池容量将达 到３ ４ ０ ０ ０ Ａ时。这必将增 大水 下 工作 站 的体积 ， 随之 带来