隨著人類對(duì)海洋戰(zhàn)略地位、海洋資源開發(fā)、海洋科學(xué)研究?jī)r(jià)值認(rèn)識(shí)的深化,世界各國(guó)都將對(duì)海洋的關(guān)注度提高到前所未有的戰(zhàn)略高度。我國(guó)也提出建設(shè)“海洋強(qiáng)國(guó)”的戰(zhàn)略目標(biāo)。其中,海域安全保障、海洋搜救支援和海洋生物監(jiān)測(cè)保護(hù)等重要任務(wù)的完成都依賴于大范圍水域監(jiān)測(cè)。水聲定位技術(shù)作為水域監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)之一受到了人們的廣泛關(guān)注。然而,嚴(yán)峻的水下環(huán)境使得水聲定位存在諸多挑戰(zhàn):由于水下GPS系統(tǒng)的缺失與水下設(shè)備時(shí)鐘差異的存在,和水聲定位密切相關(guān)的時(shí)鐘同步仍然有待解決;水下聲速隨海水溫度、鹽度、靜壓力等因素變化,其中,溫度影響最大,且具有季變化和日變化等特性,三種因素的綜合作用導(dǎo)致水下聲速具有時(shí)、空變化特性,即水下聲速是不確定的;海水溫度、鹽度以及靜壓力都隨海水深度變化,因此,水下聲速可刻畫為隨深度變化的量,這使得水下聲線傳播的軌跡不是直線,而是曲線;水下設(shè)備(錨節(jié)點(diǎn))因洋流作用而具有位置不確定性,其位置誤差引起定位性能的下降。本文考慮由水面浮標(biāo)和水下傳感網(wǎng)組成的新型分布式多基地聲吶系統(tǒng)。水面浮標(biāo)分為兩類:第一類扮演“水下GPS”與網(wǎng)關(guān)的角色,為水下節(jié)點(diǎn)提供時(shí)鐘同步、定位、以及數(shù)據(jù)收集的服務(wù);第二類稱為聲吶浮標(biāo),扮演...

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1–2水聲定位算法分類

除上述成熟系統(tǒng)外,國(guó)內(nèi)外學(xué)者近期又提出了大量水聲定位方案。這些方案按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可分為不同的類別。如圖1–2所示,可分別依據(jù)位置計(jì)算方式、網(wǎng)絡(luò)維度、測(cè)量模式、系統(tǒng)類型、層級(jí)數(shù)以及影響因素等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。從節(jié)點(diǎn)位置解算的角度看,可分為集中式和分布式。集中式中所有測(cè)量信息傳送至中心節(jié)....

圖1–3論文的組織結(jié)構(gòu)

本文的結(jié)構(gòu)體系及各章之間的關(guān)系如下圖所示:整體而言水聲定位包括三個(gè)步驟:一,觀測(cè)量測(cè)量;二,構(gòu)建觀測(cè)量與位置的關(guān)系;三,位置估計(jì)。其中步驟一、二和水下聲場(chǎng)傳播密切相關(guān)。以觀測(cè)量TOA為例,為了建立TOA與位置的關(guān)系,需要知道水下聲速模型與聲線軌跡。水下聲速模型和聲線軌跡需要從聲場(chǎng)....

圖2–1水聲定位主線

假設(shè)聲波傳播介質(zhì)是理想流體介質(zhì),即該介質(zhì)是連續(xù)的、靜態(tài)均勻的、且運(yùn)動(dòng)過程中沒有能量損耗。因此,聲波在理想流體介質(zhì)中的傳播基本規(guī)律可用連續(xù)性方程、運(yùn)動(dòng)方程和狀態(tài)方程等三個(gè)基本方程表述。由以上三個(gè)方程推導(dǎo)聲波的波動(dòng)方程。理想流體介質(zhì)中,速度勢(shì)隨時(shí)間變化做簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種最簡(jiǎn)單的聲波傳播....

圖2–2海洋環(huán)境聲傳播模型架構(gòu)

到目前為止,根據(jù)三個(gè)基本方程推導(dǎo)波動(dòng)方程,并在簡(jiǎn)諧解的前提下得到了亥姆霍茲方程。如圖2–2[88]所示,針對(duì)亥姆霍茲方程的求解,發(fā)展了多種聲波傳播模型理論,包括射線聲學(xué)理論、簡(jiǎn)正波理論、多途展開模型理想、快速聲場(chǎng)理論以及拋物方程理論等。各種模型的對(duì)比如表2–1[88]所示。從表中....

本文編號(hào)：4043967