文档介绍：浅谈水声定位技术及其在海洋测量中的应用
浅谈水声定位技术及其在海洋测量中的应用
摘要:水声定位是建立在超声波传播技术基础之上的一种海上定位技术和方法。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起了重要作用,在海洋工程中有着广阔的应用前景。本文探讨了水声定位技术及其在海洋测量中的应用。
关键词:水声定位技术海洋测量应用
声波是唯一能在海水中远距离传播的信息载体。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起了重要作用,在海洋工程中有着广阔的应用前景。
一、水声定位技术概述
水声技术始于第二次世界大战初期,海洋探测和海军的需求是水声技术发挥的两大基本推动力。第二次世界大战后,水声技术在民用方面的应用日益广泛,海洋开发、捕鱼、海底地质测绘、导航、水下机器人研制等方面都有水声设备的应用。目前,声波是海洋中唯一能远距离传输信息的有效载体,因此水声技术作为海洋开发的主导技术之一。
水声技术是获取和传递水下信息最有效的手段,这是无线电和光电设备等用于水下都显得无能为力的根本原因。水声技术的工作环境是海洋,信息载体是声波,工作目标是水中目标,这使水声技术具有自己的独特之处。
水声定位是建立在超声波传播技术基础之上的一种海上定位技术和方法。通过测定声波信号传播时间或相位差,进行的海上定位。它具有明显优点:可以同时满足定位的高精度及远距离要求,并能弥补因无线电波在水中衰减快而不能用于水下载体定位的缺点。
传统的水声被动定位技术是六十年代研究开发出来的,这类定位技术利用沿不同距离路径传播的水下声脉冲间的时间差或相位差对水面、水中目标进行定位,其典型代表就是三子阵法和球面内插法。三子阵被动测距方法是己经实用化了的被动定位技术,它是六十年代后期出现的噪声测距方法。它利用时延估计技术求出到达三个基阵的相对时延,然后得到目标的方位和距离,在工程上已经得到广泛应用。
水声定位系统(acousticpositioningsystem),
由水下声标、船上的声学接收、发射设备组成的定位系统。近二十年来水声导航和定位系统在集成化、数字化和自动化方面取得了进展。在开发海洋中,各类载体的精确导航和定位问题很重要。
匹配场声源定位是国际上新兴的水声定位方法,它根据海洋声信道性,在声场建模的基础上,运用一定的匹配场处理算法反演声源位置。匹配场定位技术充分利用了海洋信道特点来反演声源位置,因此它可以有效消除信道对定位的影响,它的定位精度比传统的被动定位精度高。
目前世界各国都加紧了对水声定位技术的研究和开发。国外水声定位技术较为先进,目前其定位系统已产品化、系列化。
二、水声定位技术在海洋测量中的应用
当今世界,随着科学技术的迅猛发展,资源的需求量急剧增加,陆地资源大量消耗,早已供不应求。因此,人类必将大力开发海洋资源来满足科学发展的需要,而开发海洋资源则需要修建大量的水下工程。在水下工程的修建过程中,测量定位是至关重要的。从某种意义上说,测量定位的精确与否,将直接决定水下工程施工的质量和效率的高低。水下测量定位的技术主要有潜水员借助原始测量工具进行测量、声纳测量、全站仪测控(浅水范围,借助水上测量点观测)和GPS等。
传统的海道测量主要是在沿岸海域进行。沿岸海域在天气较好、风浪较小的时候测量,通常使用光