文档介绍：摘要超短基线定位系统是利用水声定位技术对水下合作目标进行定位、跟踪和数据传输的水声定位系统,系统一般工作于应答方式。其关键的技术是如何实现对目标信号的实时准确检测以及目标方位的高精度估计。本文的主要内容包括三部分:超短基线宽带应答信号定位算法的研究与仿真;系统的数字信号处理软件的设计与实现;超短基线定位系统的水池试近些年来,超短基线定位产品普遍向宽带方向发展,从而达到抗多途,提高处理增益的目的。本文从宽带信号定位算法出发,采用相关法时延估计和三点余弦拟合方法达到对目标方位的精确估计。特别是针对普通的乘累加相关运算计算量太大、运算速度缓慢,不能满足实时处理要求的问题,采用了一种基于目焖倩喙胤ǎ肈中母咝Ъ扑隳芰Γ决了实时处理的难题。在此基础上,结合包络检波等技术本文设计了实时信号检测和目标定位的仿真程序。算法经过仿真,结果表明,该方法可以在较低的信噪比条件下达到较高的定位精度。信号处理软件的实现是在基于两片的硬件平台进行的。在该平台上应用相关法时延估计技术,实现了定位算法,并设计了一套宽带应答信号的实时检测和时延估计以及目标大地坐标的实时解算的信号处理系统。最后,系统进行了水池试验和松花湖湖上定位试验,验证了定位算法的可行性,同时考核了系统软硬件的稳定性和可靠性。关键词:超短基线;三点余弦内插;相关;籇验和湖上定位试验。哈尔滨工程大学硕士学位论文
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第滦髀课题背景和意义海洋是全球生命支持系统的一个重要组成部分,同时也是一种有助于实现社会、经济可持续发展的宝贵财富。据估计,海洋中蕴含着约亿吨的矿产资源、亿吨石油、近诹⒎矫椎奶烊黄5苯袷澜纾孀湃死社会工业化步伐的不断加快,陆上资源几乎被消耗殆尽,资源危机已经开始出现。在这种压力下,世界各国都在想方设法寻求新的发展思路,临海国家纷纷把目光投向海洋,加紧制定海洋发展规划,大力发展海洋经济。目前,从海洋中获得更大的利益已成为众多国家世纪的国家发展战略。我国是世界上最大的发展中国家,也是能源消耗大国,尽管地大物博,很多能源还不能自给自足,需要依赖进口。如果能够拥有先进的海洋开发和勘探技术,那么我国喙ɡ锏暮0断撸鼙咔澈V性毯姆岣坏淖试与矿产就会为我们所用。这对于我国的经济建设、可持续发展战略、应对世界的经济危机和激烈的国际竞争无疑具有重要的意义。提到大洋开发战略,就不能不提到水声学及水声定位技术。说起来有点难以置信,人类对于蔚蓝色的海洋及神秘的海底世界的了解比对遥远的外太空还要少。这其中一个重要的因素就是在水下缺乏有效的信息载体,像陆地上常用的无线电波、光波,在水下统统失去了用武之地,只有声波是已知的唯一能够在水中远距离传播的波动。年左右,瑞士和法国的科学家首次相当精确地测量了水中声速。年“巨人”号客轮同冰山相撞而沉没,促使一些科学家开始对冰山回声定位进行研究,这标志了水声学的诞生。美国的费森登设计制造了电动式水声换能器,年就能探测到两海里远的冰山。年,朗之万制成压电式换能器,产生了超声波,并应用了当时刚出现的真空管放大技术,进行水中远程目标的探测,第一次收到了潜艇的回波,开创了近代水声学,也由此发明了声呐。在第二次世界大战中,对水下目标的探测和测量受到了重视,并在战后得到了快速的发展,出现了舰载声呐。到了年代,利用水声技术对船舶和水中载体进行地理位置蟮刈的测定逐渐发展起来。年代以后国际上相继发哈尔滨工程大学硕士学位论文
水声定位技术的国内外发展现状早期的水声定位技术主要应用于军事,随着科学技术的发展和海洋资源的开发利用,水声定位技术在民用方面也得到了广泛的应用。当前大多数的海洋工程,如海洋油气开发、深海矿藏资源调查、海底光缆管线路的调查与、声纳设备的水下拖鱼取。水下油气管道的布设、水下电缆的铺设、水下救险、沉船打捞、潜水员定位以及航道异物清除等也要用到水声定位技术。此外,海底地形勘探、水下航行器控制和水下遥控作业等更离不开水声定位技术。在将来很长一段时间,我们可以预见,随着海洋资源开发热潮的涌起、海洋工程技术的不断发展、水声定位技术在海洋环境观测、海洋测绘、资源勘探和水下通信中将会起到越来越重要的作用,在海洋工程中会有着越来越广阔的应用前景。迄今为止,水下目标定位跟踪的主要手段仍是依赖于几何原理的水声学定位方法,目前广泛应用的水声定位系统,根据声基线的距离或激发的声学单元的距离来对声学定位系统进行分类,可以分为长基线、短基线和超短基线水声定位技术三种。长基线水声定位系统的基阵长度在几公里到几十公里的量级,利用测量水下目标声源到各个基元问的距离确定目标的位置。短基线水声定位系统的基阵长度一般在几米到几十米的量级,利用目标发出的信号到达接收阵各个基元的时间差,解算目标的方位