【摘要】：“十五”期間,在國家863計劃支持下,由中國測繪科學研究院和中國船舶重工集團公司成功研制我國第一套水下GPS定位系統(tǒng)。并在“十一五”期間兩單位又合作攻關(guān)完成了水下多目標高精度定位的關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,又提出了適用于水下精密定位的全球海水聲速場模型。水聲信號是水聲定位的基本測量信號,水聲傳播速度在水下定位系統(tǒng)工作中作為已知數(shù)據(jù),因此,如果聲速存在誤差,將會導致水聲距離測量出現(xiàn)誤差,定位結(jié)果將出現(xiàn)系統(tǒng)誤差,甚至導致系統(tǒng)不能定位。同時,海洋聲速梯度的存在使得聲線發(fā)生彎曲,如果不能準確的確定海水聲速梯度,就不可能準確的確定聲線。因此,海洋聲速是實現(xiàn)高精度水下定位的關(guān)鍵問題。由于海水聲速存在分層現(xiàn)象,一般的定位都是通過海水的平均聲速進行的,如何通過函數(shù)擬合出海水的聲速模型是能否實現(xiàn)精密定位的關(guān)鍵。 本文主要做了以下工作: 1.海水聲速模型 區(qū)域海水聲速可以表示成海水溫度、鹽度、壓力的函數(shù),通過建立區(qū)域的標準溫度模型和插值全球海水表面的鹽度得到區(qū)域的聲速模型,并擬合了鹽度的垂直梯度函數(shù)。 2.Argo浮標數(shù)據(jù)的提取 目前Argo數(shù)據(jù)以每年10萬個文件的速度增長,如何有效提取海量數(shù)據(jù)文件信息是比較重要的技術(shù)。并通過Argo浮標信息的提取研究了全球海洋表面洋流的流向和流速問題。 3.垂直聲速梯度函數(shù)擬合 利用Argo浮標數(shù)據(jù),根據(jù)聲速經(jīng)驗公式得到海水的實際垂直聲速梯度,并對各種聲速經(jīng)驗公式進行了比較。利用三次樣條對聲速梯度進行插值得到插值函數(shù)并分析了插值精度。
【圖文】：

密水下 GPS 定位系統(tǒng)（Underwater GPS Positioning System）可以看成基線水下定位系統(tǒng)。這個概念最初是由法國 ACSA 公司提出，通過將PS 定位系統(tǒng)的 GPS 衛(wèi)星，將水下移動終端類比為 GPS 接收機，從而借統(tǒng)的概念。系統(tǒng)主要由水面 GPS 智能浮標系統(tǒng)（GIB）、水下收發(fā)終端、數(shù)據(jù)處 1.1 為法國 ACSA 公司提供的水下 GPS 系統(tǒng)概念圖。GIB 將 GPS 系系統(tǒng)集成在一起，完成衛(wèi)星定位與水聲測量功能，并提供無線電通訊個系統(tǒng)的協(xié)同工作。GIB 通過 GPS 直接測量浮標的精密坐標，還需要測量水聲信號到達浮標的時間，并通過無線電臺，將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)有的定位計算工作都由數(shù)據(jù)處理中心完成[1]。于距離是根據(jù)聲波傳播的時間與聲速計算得到，要實現(xiàn)精密的水下定密的時間測量和準確的海水聲速。聲音在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)的樣海水介質(zhì)的變化將會影響聲速的大小。因此，如何準確的確定海水進行水下精密定位的關(guān)鍵。

立體定位導航系統(tǒng)可以將陸地的 GPS 功能擴展到水下，實現(xiàn)水下精密定位PS 定位系統(tǒng)與傳統(tǒng)定位系統(tǒng)相比具有操作便捷、易于安裝、無須校準等優(yōu)點現(xiàn)的較晚，在定位深度上目前還沒有達到傳統(tǒng)水聲定位系統(tǒng)的水平。差分水下 GPS 定位系統(tǒng)工作原理國差分水下 GPS 定位系統(tǒng)[17~22]由 GPS 浮標子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)控制中心、機和數(shù)據(jù)通訊鏈路構(gòu)成。GPS 浮標子系統(tǒng)包括：GPS 衛(wèi)星星座、差（可選）和 GPS 浮標陣。統(tǒng)的工作原理（如圖 2.1）是：利用空間 DGPS 測量技術(shù)實時測定 GPS 定位實現(xiàn)不同浮標的時鐘同步，進而由四枚以上浮標組成的浮標陣，構(gòu)成水下定測量基準，由空間 GPS 定位技術(shù)測定水面浮標的高精度三維位置。另外，，水發(fā)機向各枚浮標發(fā)射水聲定位信號，浮標接收到水聲信號記錄信號到達時間達時間及浮標坐標信息通過無線電通訊連路傳送到數(shù)據(jù)控制中心，由數(shù)據(jù)控水下定位導航收發(fā)機的位置，實現(xiàn)水下目標的跟蹤、定位和控制。
【學位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：P733.2

【參考文獻】

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本文編號：2625929