11 综合声学定位技术简介

水下声学定位技术经过数十年的发展已成为各种应用和领域解决水下定位和跟踪最主要和最可靠的技术手段，从定位模式方面可分为USBL （超短基线）定位；SBL （短基线）定位；LBL （长基线）定位三种基本定位模式，和为满足某些特殊定位要求的组合定位模式：L&USBL (长超短基线)定位；L&S&USBL (长短超短基线)定位等。以上定位模式简单介绍如下：

超短基线定位技术由于其系统组成简单、安装简易等特点成为应用最为广泛的水下声学定位手段，该技术主要应用与水下拖体定位跟踪、ROV 定位导航、DP 船声学定位参照、水下潜员跟踪定位等等。顾名思义，该系统的测量极限非常之短，只有几十公分，且组合于单个声学换能器阵列，便于水面船安装和使用。参考下图：

Technical Documentation 技术文件

Prep 撰写人：

亓正宇 Qi ZhengYu

Subj 主题： 水下综合声学定位技术简介 Aproved 审查人：

Date 日期：

2011-1

Key 关键词

：Sonardyne ,宽带数字脉冲，USBL/LBL/SBL/LUSBL/USLBL ,高速遥测

USBL 系统所采用的技术为相控测量技术，即通过测时得到目标距；通过相位测量测得目标的水平几垂直角度，进而确定目标的相对位置。由于USBL系统的基线非常短，因此其测量角度的分辨率不可能很高，因此该技术系统所能提供的定位精度随斜距的增加而降低。采用常规模拟声学技术的系统测距精度通常为20-30厘米，只有Sonardyne 公司的宽带数字声学技术可达到2-3厘米；定位精度通常为0.2-0.5% X 斜距（必须经过高精度姿态改正和声速改正）。

典型的系统组成和应用如下：

典型应用：水下拖体定位跟踪、ROV定位导航、DP船声学定位参照、水下潜员跟踪定位，AUV定位跟踪、遥控，BOP遥控遥测，导管架角度遥测等。

短基线定位系统组成较为简单、安装较为简易，基线由安装在船体的多个（通常4个）发射接收机组成基线，测量基线几十米，参考下图：

SBL 系统所采用的技术为测距定位技术，即通过测时得到目标距每个发射接收机的距离，进而确定目标的相对位置。该技术的定位精度较USBL 高，单又远远低于LBL 技术，系统的操作优势不是很明显，性价比偏低，因此应用远比USBL 和LBL 技术低。

长基线定位技术是当前高精度定位的唯一可靠的技术手段，是为深海海洋工程施工、模块安装、管线铺设和对接；高精度拖体定位跟踪、ROV 定位导航、DP 船声学定位参照、AUV 定位跟踪、遥控等等提供厘米级定位的技术方案。广泛地应用与海洋石油和天然气工业、军事领域等。顾名思义，该系统的测量基线是最长的，通常为数百至数公里，。参考下图：

LBL 系统由分布于海底的发射应答器阵，组成水下长基线阵列，阵列经过校准后，任何在阵列中的目标和水面船的测距精度可以达到优于1厘米，相对定位精度可高达5厘米以内，且不受任何水深的限制。系统定位的原理采用完全的测距定位技术。采用当前最新的数字声学技术的Sonardyne LBL 系统除了能够提供高精度定位外，它还具备数量更多的通道，对于大型的复杂的油田开发项目，能够满足多船、多ROV 同时同地施工，而不会相互干扰，同时也是唯一能够提供USBL 兼容和高速数据遥测的声学技术。关于宽带数字声学技术（WideBand Acoustic Technology ）将在后章节独立说明。

典型的系统组成和应用如下：

SLUSBL（长短超短基线）定位技术是将所有声学定位技术组合在一起的超复杂、超赢余的定位方式，系统组成非常复杂，至尽全球只有2条深水钻井船装备了该技术，并非被广泛采用的

系统，在此就不做进一步的技术说明和介绍了。

Sonardyne国际公司成立于1971年，它是一个拥有将近40年历史的专家级、水声技术设计和生产的专业厂家，在海洋调查和石油和天然气领域，是公认的技术领导者。Sonardyne总部设在伦敦以西60公里处的汉普郡。在苏格兰阿伯丁设有地区办事处，而在全球各石油和天然气中心均设有分公司—美国休斯敦，新加坡，挪威，巴西。

Sonardyne设计、生产、提供、支持具有广泛应用领域的各种种类的声学定位、遥测设备。如水下ROV跟踪、AUV跟踪控制、船只动力定位、水下目标物跟踪定位、石平台油、石油管线、井口设备、水下模块、锚和潜标锚系监测系统等。

Sonardyne还是海洋地震拖缆、海底电缆OBC定位、深水采集站定位设备的世界领导者。Sonardyne在多船、多水听器的大型地震系统定位领域的经验和专家，是业内唯一和无与伦比的。

在安防领域Sonardyne公司成功开发出当前世界上最为先进的水下反蛙人IDS系统，该系统已经成为美国海军、英国海军和全世界最敏感的水下重点保护地点的安保防护系统。

Sonardyne公司不断致力于科技创新和新技术开发，在2003年成功推出了基于宽带数字技术的WideBand全系列产品，这让该公司将该领域的测量精度提高了10倍；2010年公司推出了基于全新的第二代宽带数字技术的6G全新产品，这种新技术的应用将现有的水下测量精度从20厘米提高到了6毫米，这必将给全世界的水下声学系统带来一次更加重大的变革。

Sonardyne公司当前的主要产品系列包括：

长基线定位系统 (LBL); 短基线定位系统 (SBL);

超短基线定位系统 (USBL)；长、短基线集成定位系统 (LSBL);

长、超短基线集成定位系统 (LSUSBL)；声学BOP控制系统;

声学定位软件;结构安装监控设备；地震拖缆缆定位系统；

井口数据记录遥测系统；过渡地带和海底电缆定位系统；发射应答器、声学信标；潜水员跟踪系统；船底检测定位系统；

高速水下声学数据通讯系统；海啸监测系统、反蛙人水下安保系统；

高精度水下、水面惯导和姿态测量系统；高可靠水下声学释放器系统