水声定位导航技术的发展与展望
2019-03-21孙大军郑翠娥张居成韩云峰崔宏宇
中国科学院院刊 2019年3期
孙大军 郑翠娥 张居成 韩云峰 崔宏宇
1 哈尔滨工程大学 水声技术重点实验室 哈尔滨 150001
2 中华人民共和国工业和信息化部 海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学)哈尔滨 150001
3 哈尔滨工程大学 水声工程学院 哈尔滨 150001
水声定位导航技术是一种以基线的方式激励,通过测量声波传播的时间、相位、频率等信息实现定位与导航的技术。由于声波是迄今为止人类发现的水下唯一有效的信息载体,水声定位技术是目前水下目标定位与跟踪的主要手段。
根据定位系统基线长度以及工作模式的差别,一般将其划分为长基线系统、短基线系统、超短基线系统及综合定位系统[1-3](表1)。① 长基线定位系统由预先布设的参考声信标阵列和测距仪组成,通过距离交汇解算目标位置。长基线需要事先测阵,作业成本高,主要应用于局部区域高精度定位。② 超短基线定位系统则是由多元声基阵与声信标组成,通过测量距离和方位定位。其优点为尺寸小、使用方便;缺点是定位误差与距离相关,仅适用于大范围作业区域跟踪。③ 短基线定位系统由装载在载体上的多个接收换能器和声信标组成,通过距离交汇获得目标位置。短基线作业简便,但其精度易受到载体形变等因素影响。④ 综合定位系统融合了超短基线及长基线定位,兼顾了超短基线作业的简便性和长基线的定位精度。
水声定位自 20 世纪 50 年代末正式登上历史舞台,已经经历了近 60 年的发展,至今产生出多种基于声学方式的定位原理与定位系统。……
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