基于贝叶斯估计的深海GNSS-A定位精度     

明锋  杨元喜  曾安敏 《地球物理学报》2023,(3):951-960

本文基于贝叶斯估计采用同时估计海底应答器位置和声速水平梯度的策略处理了水深约3 km的GNSS-A观测数据，分别在单应答器模式、多应答器阵列模式下，分析了航迹几何构型、参数初值以及参数估计策略对海底固定应答器和锚系应答器三维定位精度的影响.结果表明：应答器位置后验不确定度与先验不确定度呈正比关系，其比例系数对于单站模式约为0.1,对于多站模式约为0.05;观测时延残差均方差(RMS)在单站模式下约为0.6 ms,多站模式下约为4.5 ms;圆形测线由于测量时间较短，声速水平梯度变化不大，因此同时估计海底应答器位置和声速水平梯度能够获得较高的定位精度；然而，由于井字形航迹的走航时间较长，声速水平梯度变化较大，该估计策略已不再适用，因而精度最低；圆形测线对参数初值先验精度要求较高；当换能器与GNSS天线的臂长先验精度较高时，对于圆形测线，估计该参数并不能显著提升定位精度.  相似文献   

原位测量技术在黄海沉积声学调查中的应用   总被引：11，自引：3，他引：8       下载免费PDF全文

阚光明  刘保华  韩国忠  李官保  赵月霞 《海洋学报》2010,32(3):88-94

介绍了最新研制的基于液压驱动贯入的自容式海底沉积声学原位测量系统及其在南黄海中部海底沉积声学调查中的应用。该系统可以实现对海底沉积物声速和声衰减系数进行原位测量,通过液压驱动装置将四根声学探杆匀速贯入到海底沉积物中,减少了对沉积物的扰动,可按照预设的工作参数在海底全自动工作,无需甲板上人员实时控制,采集的声波信号自容式存储于存储单元。系统工作水深为500 m,测量深度为1 m,测量频率为30 kHz,采样频率为10 MHz。使用该系统在南黄海中部获得了40个站位不同类型沉积物的声学特性原位测量数据,并使用CTD剖面仪对该系统声速测量进行了标定,相对误差均小于0.5%,表明该系统测量数据准确、可靠。  相似文献   

基于多波束数据的声速误差自动改正方法     

胡佳  李明叁  孙强 《海洋技术学报》2010,29(4)

讨论了声速误差对多波束测深值的影响,在此基础上,建立了自动搜索等效声速剖面的改正方法。该方法利用多波束实测数据搜索等效声速剖面,取代实测声速剖面,可削弱声速误差的影响。实例计算表明,利用多波束实测数据建立的声速剖面自动改正方法,能够有效地消除声速误差的影响,并且在处理过程中不需要人工干预,较大地提高了改正效率。  相似文献   

中国近海声速剖面的模态特征   总被引：1，自引：0，他引：1  

张旭  张永刚  黄飞灵  李坚 《海洋通报》2010,29(1)

利用WOA05数据集提供的气候态声速场数据,通过模糊C-均值聚类分析,得到了中国近海声速剖面模态特征的区域性分布和季节性变化。结果表明,中国近海的声速剖面结构可分为深海型(D型)、浅海型(S型)和过渡型(T型)三个基本类型。深海型剖面为"季节性跃层/正梯度+主跃层+深海声道+深海正梯度"结构,南海和菲律宾海因所属水系不同呈现出明显差异;浅海型剖面季节性变化强烈,冬季为正梯度或均匀型结构,其它季节为"混合层+季节性跃层+下均匀层"结构,负梯度强度与季节性跃层的变化有关,在夏季达到最强;过渡型剖面形态与邻近的深海型上层结构类似,但因受地形制约产生与深海型不同的声传播特征。海面太阳辐射、海洋环流、混合层以及水团配置的季节性变化导致的温盐场空间分布差异是造成不同海区、不同季节声场速剖面结构差异的根本原因。  相似文献   

基于GNSS-A的海洋声速变化估计及其对定位的影响     

张盛秋  杨元喜  徐天河 《地球物理学报》2023,(3):961-972

声速时空变化是影响水下定位精确度的重要因素.首先，根据声线跟踪原理推导出了包含声速扰动的观测方程，并采用三次B样条曲线对声速扰动时空模型进行建模；之后，提出利用最小范数条件选择最优超参数，实现海底应答器坐标与声速时空模型的联合估计.采用2019年7月3000 m水深实测声学数据计算了海底站点的坐标、声速的连续时间变化与二维空间梯度.结果表明，3组数据集之间E/N/U分量的最大差异分别为0.391,0.035和0.120 m,海底坐标解算内符精度达到cm级；声速时间变化小于1 m·s^-1,呈现明显的日变化和内波引起的短周期波动特性；声速空间变化小于0.1 m·s^-1,空间梯度小于0.04 m·s^-1·km^-1;不同数据集定位结果的差异是由于声速的周期性时间变化引起的.  相似文献   

浅海声速剖面自动分类方法研究     

谢骏  胡均川  笪良龙  李玉阳 《海洋通报》2009,28(3)

海洋中的声速剖面是影响水声设备效能的重要环境因素之一,声速剖面的自动分类和区划对海洋环境的应用意义重大.依据浅海30分方区按月统计声速剖面,通过归一化处理和Akima差值采样,建立了各方区按月归化后声速剖面的分层梯度样本集,并应用多种系统聚类算法分别对分层梯度样本集进行分析;计算各种算法在不同聚类数水平下聚类结果的总的类内离差和,依据总的类内离差和变化曲线拐点对应的聚类数目,结合分类结果确定浅海声速剖面最优聚类数目.对大量历史统计声速剖面数据的分析结果表明,该方法得到的聚类结果与人工经验分类结果吻合较好.  相似文献   

人工神经网络技术在海底沉积物声速预报中的应用   总被引：1，自引：0，他引：1  

罗忠辉  卢博  杨永 《海洋技术学报》2009,28(4)

海底沉积物物理力学若干项参数与其声学性质存在着一定的关系.用回归拟合方法获得海底沉积物声速预报方程存在不足,难以获得3参数以上的声速预报方程.采用人工神经网络智能方法,建立了多参数声速预报神经网络模型.研究表明:2参数神经网络模型的预报误差比相应的2参数回归模型小,3参数神经网络模型的预测精度要高于2参数神经网络模型.为海底沉积物的声速预报提供了一条新途径.  相似文献   

海底底质声学参数测量系统设计   总被引：4，自引：1，他引：3       下载免费PDF全文

郭常升  李会银  成向阳  谭宝海  张庆红 《海洋科学》2009,33(12):73-78

海底底质声学参数测量系统用于测量海底沉积物的声速和声衰减参数,它由水上主控子系统和水下测量子系统构成.水上主控子系统由工控机、数据传输接口和GPS定位模块组成,实现实时控制、数据处理与记录功能;水下测量子系统由声系、数据采集和传输模块组成,完成水下声波信号数字化及数据上传.水上设备与水下装置间通过电缆建立低速的下行命令信道和高速的上行数据信道,数据通讯采用曼彻斯特编码调制方式.水上计算机通过下传命令实时改变数据采集模块的控制参数,能够在各种环境条件下获得最佳测量效果.实验证明,仪器测量达到预期效果.  相似文献   

声速垂直结构变化引起的汇聚区偏移   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

张旭  张永刚 《海洋科学进展》2010,28(3)

应用Munk模型和BELLHOP模式,对不同声速垂直结构类型条件下的汇聚区声传播特征进行了分析。结果表明,近表层水温、温跃层强度、温跃层厚度以及声道轴深度的变化将导致汇聚区位置发生不同程度的偏移。温跃层是上层海洋变化的主要体现,跃变强度的增加会使汇聚区向远离声源方向偏移。表层水温增加1℃可使汇聚区向远离声源方向偏移0.6～0.7km;温跃层强度增加0.005℃.m-1可将使汇聚区向远离声源方向偏移1.5～2.0km;温跃层厚度减小100m将使汇聚区向靠近声源方向偏移0.4～1.2km。声道轴位置变化则体现了温跃层和深海等温层的共同影响,两者作用相互抵消,使汇聚区偏移很小,声道轴加深100m将使汇聚区向靠近声源方向偏移约0.1km。  相似文献