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海水声速的时空变化会使声波沿传播方向发生折射,有效消除声波的折射效应对提高水下声学定位精度至关重要。在声速剖面已知的情况下,声线跟踪是削弱折射效应的有效方法。但现有的声线跟踪方法要求波束入射角为已知,而基于距离交会原理的水下声学定位系统通常未对波束入射角进行直接观测。针对上述问题,提出了顾及波束入射角的常梯度声线跟踪水下定位算法,采用搜索法确定波束入射角,通过对声线跟踪与定位解算的迭代计算,实现波束入射角和目标坐标的渐次修正。为进一步提高计算效率,提出了迭代求解超越方程的解算法。试验结果表明,本文方法有效利用声速剖面消除了声线折射效应的影响,且解算法计算效率优于搜索法。 相似文献
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顾及声线入射角的水下定位随机模型 总被引：1，自引：1，他引：0
水下定位中广泛采用的等权随机模型,实现简单但与实际不符,影响水下定位精度。针对该问题,结合水下定位实际,考虑水声测量误差和声线弯曲误差影响,在分析随机模型不完善条件下参数估计性质的基础上,构建了4种基于声线入射角的水下定位随机模型。通过模拟算例和实测数据进行了验证。结果表明：所构建的4种入射角随机模型比等权模型在定位精度上具有一定优势,其中分段余弦模型定位结果最好;入射角阈值取值在40°~50°范围内时,定位精度最高;100 m以内水深环境下,基于声线入射角的随机模型改善了传统等权模型的定位结果。 相似文献
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高精度水下声学定位通常采用声线跟踪定位算法,但传统的声线跟踪方法一般针对单程声径进行声线弯曲改正,未能顾及船载换能器在声信号往返过程中发生的位移,导致海底应答器定位解算时引入系统性偏差,从而降低海底点定位精度。针对此问题,本文提出一种顾及双程声径的分层常梯度声线跟踪水下定位算法。该方法结合水下声信号实际传播路径,根据换能器在声信号发射和接收时刻的位置,构建双程声径水下定位模型,采用顾及双程声径的分层常梯度声线跟踪算法进行解算。采用圆走航观测与交叉十字观测的海上实测数据对方法进行了验证,结果表明,本文方法能显著提高水下定位精度。 相似文献
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声速误差是水下声学定位的重要误差来源,主要包括声速测量本身的不确定性及声速时空变化误差.本文基于常梯度声线跟踪模型,导出入射角、声速梯度及深度变化产生的声线扰动数学模型.已有研究表明,对于相同的水深和声速梯度,入射角越大其扰动对声线影响越大,声线弯曲影响越明显.依据导出的入射角扰动对声线扰动的函数响应关系,构建了入射角相关的水下定位分段指数函数随机模型.试验结果表明:分段指数函数随机模型的定位结果相较于等权模型、指数模型有明显改善,与分段余弦随机模型定位结果相当,但本文随机模型会保留更多观测信息. 相似文献
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《武汉大学学报(信息科学版)》2020,(10)
针对传统方法迭代计算初始入射角存在测距误差随入射角增加而发散和大入射角条件下迭代不收敛的问题,提出了一种利用牛顿法迭代计算初始入射角的方法。首先介绍了传统算法的原理和步骤;其次根据传播时间和初始入射角的函数关系建立了迭代方程;最后通过深海和浅海两组仿真实验对两种方法的优劣进行了对比分析。结果表明,当初始入射角小于78°时,传统方法的计算效率高于所提方法;除此之外,当初始入射角大于60°时,传统方法计算的测距误差开始发散,而且在浅海仿真实验中,当初始入射角大于85°时,传统方法还出现了迭代不收敛的问题,而所提方法在任何角度下均可收敛于真值。 相似文献
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常梯度声线跟踪在计算波束脚印位置时精度高,但过程复杂、效率低,应用于深海测量时尤为严重,因此提出了一种基于常梯度声线跟踪模板的波束点插值计算方法.首先研究了基于常梯度声线跟踪模板进行波束点位插值计算的理论基础,发现通过模板差值可以确定波束足迹;然后提出了基于常梯度模板插值的声线跟踪算法,主要包括常梯度声线跟踪模板构建、... 相似文献
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针对三维激光扫描中点云不等精度且易受粗差影响的问题,提出了一种基于入射角定权的抗差加权总体最小二乘的拟合方法。该方法在采用入射角定权的基础上,进行基于标准化残差和中位数的抗差加权整体最小二乘估计,获得待定参数估值,并通过Gauss-Newton迭代算法,推导了模型的迭代计算方法。以平面拟合和球面拟合为例,分别通过仿真数据和实测数据对算法进行验证,结果表明,对于含有粗差的点云,新方法可以获得更为理想的参数估值,其性能优于抗差整体最小二乘和加权整体最小二乘,可以更好地进行三维激光扫描的点云拟合。 相似文献
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针对传统多波束测深系统中对横摇偏差进行改正,存在校准后仍在航行过程中受外界因素干扰,以及改正模型未考虑声速不同导致声线跟踪法计算过程中的水层分层与声线弯曲影响,直接利用深度值进行计算使得改正精度不高的问题.提出了以检测线中央波束数据作为真实海底地形的参考,通过声线跟踪得到主测线在不同入射角度的回波时间,进而利用入射角度和回波时间的关系,反演得到横摇偏差角进行改正的方法.实验表明:利用回波时间对多波束测深数据的横摇偏差进行改正,通过声线跟踪结合检测线中央波束,能够进一步提高横摇偏差改正的精度. 相似文献
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新近开发成功的水下GPS定位技术为我国水下高精度导航定位和水下工程的测量提供了坚实的技术保障。针对实际应用中的水下非合作目标的定位中采取的双曲线定位方．法在迭代计算时存在容易发散的缺陷，这里根据浮标和目标的空间几何关系，提出了一种空间双曲线交会的直接解析算法，从而直接求解目标点的坐标，且不存在定位的发散问题。 相似文献
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《武汉大学学报(信息科学版)》2020,(9)
针对传统病态非线性最小二乘求解不稳定且可靠性低的特点,基于测距定位方程最小二乘解性质,提出了一种Frozen-Barycentre迭代法。该方法将萨玛斯基应用于重心迭代法,实现了内迭代和外迭代的转换,通过减少导数计算量节省运算时间,提高重心迭代法的收敛效率。并采用模拟数据和水下定位实测数据,验证了该方法的数值收敛解优于线性化平差估计解,收敛效率优于重心迭代法。 相似文献
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海底入射角对多波束反向散射强度的影响及其改正 总被引：3，自引：0，他引：3
综合考虑测船姿态、声线弯曲和海底地形对入射角的影响,推导了计算多波束海底入射角的实用模型。根据Lambert法则,改正海底入射角对反向散射强度的影响。实例计算结果表明,所述模型能精确地计算波束在海底的入射角,有效地改正其对反向散射强度的影响。 相似文献
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针对船舶天文定位需要同时观测天体和水天线来获取天体高度角,其定位的结果和精度常受制于水天线的可观测时段问题,该文提出了一种无需水天线观测的船舶天文定位新方法。该方法将双天体的方位角作为观测量,通过牛顿迭代法直接计算船位,不受水天线有限观测时段的限制,并且可避免画天文位置线的繁琐作业。基于天体高度方位表数据对该方法模型进行验证分析得:天体方位角测量精度越高,该方法的船舶定位误差越小,当天体方位角测量精度在±0.05°时,船舶定位误差在5nmile之内,该方法可用于夜间船舶定位,从而扩大传统天文定位使用时段。 相似文献
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