一种新阵型改进超短基线定位精度方法

 超短基线是一种常用的水声定位技术,与其他基线相比,超短基线定位系统基线基阵尺寸小,易于安装。由于远距离误差发散快,超短基线作用距离短,所以其定位精度通常也不高。为了解决超短基线由于自身尺寸小而导致在远距离目标定位中定位精度差的问题,本文通过对传统4元正交阵进行阵型优化,提高了超短基线系统定位精度。相比已有的改进超短基线阵方法,该方法或减少了阵元数,或降低了发射端的制作难度。同时,针对新阵型定位算法,本文给出了相位补偿公式。仿真分析结果表明：新阵型在0°~360°内,目标定位精度比传统超短基线阵提高了近8倍,能够实现对远距离目标的高精度定位。     

大深度载人潜水器之长基线定位系统:海上试验及载人深潜应用

在载人潜水器作业支持领域,除需要超短基线定位系统获取潜水器相对于水面支持母船的位置外,还需要长基线定位系统作为一个独立的定位平台,为载人潜水器在较大范围和在较深海水环境下提供高精度、实时导航定位数据,保障深潜作业的安全.本文以2013年蛟龙号长基线定位系统在东北太平洋开展的5 000m级海上试验为例,探讨了长基线定位系统信标布放方案和位置测量方法,详细分析了长基线定位系统对各信标的距离测量结果和定位结果,并与超短基线定位系统的定位结果进行了对比.最后给出了在实际应用中的一些建议.     

大深度载人潜水器之超短基线定位系统:海上试验及载人深潜应用

超短基线定位系统是实现大深度载人潜水器水下定位和跟踪,保障其水下作业安全的重要技术手段.超短基线定位系统各测量设备的分离式安装导致船载声基阵与外围辅助传感器之间不可避免的存在安装偏差,而这种偏差又会大大降低其定位性能,必须通过海上标定试验加以校正.本文以2014年蛟龙号超短基线定位系统南海海上标定试验为例,详细探讨了海上标定试验的技术方法,并利用2014～2015年蛟龙号试验性应用航次第一航段10个潜次的实测数据分析其定位性能.     

仿真显控系统的VC实现及水声定位中的应用

本文从超短基线定位系统对显控软件功能的实际工程需求出发，采用基于Visualc＋＋的开发环境，设计了定位系统软件的总体结构与工作流程，并对软件的框架结构和关键技术进行了研究。通过海试，验证了软件的可靠性，实时性，及与硬件的协调性。实验结果表明，采用VC＋＋实现的超短基线定位显控平台简单实用，满足水声定位的工程需要。     

多标声学组合定位导航方法

为解决超短基线在远距离处定位导航绝对精度差的问题,提出一种长/超短基线组合声学定位导航方法.运用最小均方误差准则,对长基线和超短基线的定位结果进行信息融合.理论推导和仿真试验均表明:该方法提高了定位导航精度,扩大了作用区域,其性能优于长基线定位导航系统.     

基于四阵元基站的水下航行器自定位方法

随着智慧海洋理念的普及和人工智能技术的发展，自主水下机器人、水下滑翔机等水下航行器在海洋科学调查、资源勘测和信息获取方面取得了重大进展，为了满足小型低成本水下航行器智能感知、自主作业的实际需求，同时降低其自主定位成本，设计并实现了一种基于海底四阵元基阵的自定位方法．首先，针对水声信道的复杂性，设计了具有时频特征明显、高峰值功率的声学频率梳信号作为传输信号，仿真实验证明该信号具有可靠的稳定性和抗噪性；其次，结合倒置的超短基线定位原理，设计了布放在已知参考点的四阵元基站，各阵元发出相互正交的声频梳信号，水下航行器在基阵声学作用范围内接收各个阵元混叠的声学频率梳信号，利用匹配滤波法对各信号单程飞行时间进行粗测；最后，针对声学频率梳的时域和频域特性，推导了接收信号与飞行时间的关系，利用相关分析法对各信号单程飞行时间进行精测，进而获取航行器与基站坐标轴阵元的测距和测向结果，结合倒置的超短基线定位方法，实现航行器的位置实时解算．水下实验结果表明，本方法复用率高、可操作性强，水下航行器只需携带单个接收信标即可完成定位计算，进一步降低了成本和系统复杂度．同时，也证明了声频梳信号的高可靠性，可在水下航行...     

基于自适应滤波长基线组合AUV定位算法

针对水下环境噪声干扰以及水下时延误差等问题,提出基于自适应滤波长基线组合AUV定位算法。该算法采用长基线组合导航定位系统,以捷联惯性导航系统为主,长基线定位系统为辅,消除时延误差实现误差补偿;再引入自适应滤波算法,使用卡尔曼滤波算法对系统进行信息融合来矫正累积误差实现自适应滤波定位。仿真实验表明,该算法能有效消除水下复杂环境中的噪声干扰对AUV定位精度的影响,提高算法对未知噪声的适应性和定位精度。     

基于六自由度定位的SAR阵元位置误差校正

为了能够消除采用阶跃调频连续波体制的地面合成孔径雷达(GB-SAR)由于偏离理想航线产生的误差,提出了一种基于六自由度电磁敏感度定位系统测量SAR精确航线的方法,对雷达自身的位置进行定位、校正。使系统定位距离误差小于1 cm,角度误差小于1,°但仍然对成像效果有一定影响。因此,对于由定位系统产生的阵元误差采用对信号导向矢量的绝对相位进行最小二乘线性拟合,进而估计出阵元位置误差的方法,并对其进行校正。仿真的成像结果表明,不需迭代运算即可完成对阵元位置误差的有效校正,具有较低的运算复杂度和较高的估计精度。     

基于虚拟仪器的瞬时声响三维实时定位系统

基于平面四元方阵三维声响定位模型和互功率谱相位时延估计算法,按照虚拟仪器的设计理论,采用研华PCI—1714数据采集卡进行瞬时声响检测、激励及信号采集,由LabVIEW和Matlab混合编程进行系统控制,设计了四元同步实时声响定位系统.结果表明:该系统对瞬时声响的定位速度较快,精度理想,能进行有效实时跟踪定位.     

超短基线（USBL）定位系统误差分析

USBL（超短基线）是一种水下定位技术,目前被普遍应用于海洋石油勘探开发、海洋打捞等海洋生产开发方面,主要用于确定ROV、ads、潜水员、水下其他载体的水下精确位置。在水下定位作业中,USBL水下定位系统到底有那些误差影响其定位精度一直困扰着测量人员。因此本文对对USBL的误差来源进行了分析。     

USBL定位精度简易测量方法

阐述了USBL水下定位系统的组成、系统定位原理、安装及方位校正,指出USBL水下定位系统能够为海洋开发和海洋工程建设提供很高的水下定位精度。     

奇应变拟协调元

由于奇应变元与常规元在接触面上的位移往往是不协调的,因而用这两种单元结合的有限元法来确定应力强度因子的情况下,就不能按虚功原理进行计算.为此,本文引进了拟协调条件,构造出一个奇应变拟协调元,并计算出它的刚度矩阵.两刚算例所得的结果与其他方法得到的基本相同.通过计算还可发现:奇应变拟协调元的尺寸也此通常的奇应变元要大得多,从而就可以避免使用过渡单元.此外,本文还对常用的几种奇应变元的协调性进行了讨论.     

无线传感器网络的三边定位改进算法

在研究三边定位法的基础上,提出了一种借助虚拟锚节点定位方法.首先根据未知节点与其周围定位的锚节点之间的几何约束关系,确定该未知节点可能出现的区域位置;其次,根据节点之间的几何约束,确定出虚拟锚节点的坐标范围,最后,在已经划定的可能区域内,采用最小二乘法寻求虚拟锚节点与未知节点之间距离差的最小值,以该数值对应的坐标值作为所定位的未知节点的坐标值.仿真结果表明,虚拟锚节点能够有效实现未知节点的定位,并用最小二乘法改进了未知节点的定位效果     

基于手柄积分的液压挖掘机回转系统速度位置复合控制特性

传统液压挖掘机回转系统是靠驾驶员的观测实现定位,生产效率和回转定位精度较低.为此,本研究基于手柄积分控制,提出一种速度位置复合闭环控制策略,根据设定运行速度和目标位置,设计期望的运行轨迹.为与通用的手柄操作模式相兼容,目标位置通过对手柄给定角速度进行积分获得.此外,同时加入压差反馈和速度反馈,提高系统定位精度和运行平稳性.研究中,以液压挖掘机为研究背景,构建了回转系统机电液联合仿真模型和试验测试系统,对控制策略可行性和有效性进行了验证和分析,结果表明,该方法对于不同期望位置,都可以获得较高的定位精度,定位误差仅有0.5°,且有效减小了位置超调和速度波动,回转位置闭环控制系统动态特性显著提高.     

一种无线传感器网络节点自定位新算法

节点自定位是无线传感器网络应用的关键。质心算法是基于距离无关的定位技术,但其定位精度不高。本文提出一种虚拟锚节点定位算法,具体方法是在不增加锚节点密度的情况下,首先根据未知节点与其周围定位的锚节点之间的几何约束关系,确定该未知节点的可能出现的区域位置;其次,根据节点之间的几何约束,确定出虚拟锚节点的坐标范围,最后,在已经划定的可能区域内,采用最小二乘法寻求虚拟锚节点与未知节点之间距离差的最小值,以该数值对应的坐标值作为所定位的未知节点的坐标值。仿真结果表明,采用虚拟锚节点算法能够实现未知节点的定位,并能有效提高定位精度。     

基于电磁波及超声波联合测距的井下定位方法

研究煤矿井下电磁波、超声波联合定位方法,根据井下巷道的空间结构特点,由锚节点和网关节点形成无线传输网络,网关节点布置在巷道的端点,锚节点一字排开等间距吊挂在巷道顶部中央,使巷道内任意位置都至少有两个锚节点接收到移动节点发射的电磁波信号。 移动节点通过判别锚节点电磁波信号强度确定移动节点与锚节点的位置关系;移动节点采用基于超声波的TOF检测方法进行巷道横向测距,移动节点和锚节点节采用基于电磁波信号强度的对数-常态分布模型进行巷道纵向测距,最终确定移动节点的二维坐标。 仿真结果表明,提出的定位方法误差较小,超声波在巷道横向的测距误差很小,巷道纵向50 m范围内,最大误差不超过5 m。 联合定位方法使用少数锚节点获得高定位精度,可以应用于煤矿井下。      

一种基于时间反转的无线定位方法

针对传统的蜂窝网无线定位方法受非视距传输、信道噪声、多径干扰等因素的影响,定位精度往往会出现较大偏差的情况,提出了一种基于时间反转的无线定位方法。该方法以不同信道冲激响应的相关函数的脉冲宽度作为位置特征参数,测量移动终端到基站之间的距离,实现对移动终端的定位。实验仿真结果证明,在存在非视距传输、信道噪声、多径干扰的情况下,该方法具有较好的定位效果。     

目标追踪位置估计的单目视觉算法

提出了单摄像机安装在机器人上的视觉伺服系统的位置估计方法．提出的方法集成了由运动恢复深度和由散焦恢复深度的技术以满足实时要求．对于远距运动物体，用Grassmarm-Cayley代数中的Plucker表示法获取物体的位置估计．对于近距运动物体，用多层前馈型神经网络来恢复物体位置．用提出的判据在两种方法中切换．实验结果表明，估计精度得以提高．     

GPS实时动态定位海上打桩定位的数学模型

利用GPS的实时动态定位（RTK）技术进行打桩定位计算的理论与方法，主要通过建立相对于船体固定的船固坐标系统，并研究船固坐标与工程坐标相互转换的方法来实时计算设计高程面上桩中心的坐标，以及桩身的方位，采用在桩架上安装测距仪，建立桩架三维坐标系统并与船固坐标进行转换来测定桩与桩架的相对移动，最后通过实际工程应用验证了该模型的正确性．