分布式水下定位網(wǎng)中的時(shí)延差定位算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、分布式水聲定位技術(shù)根據(jù)其定位方式的不同，可以分為有源和無源定位技術(shù)兩種；根據(jù)定位算法的不同，可以選擇不同的數(shù)學(xué)定位模型，其中包括雙曲線定位、球面定位數(shù)學(xué)模型。無論是哪種數(shù)學(xué)定位模型，目標(biāo)與水下潛標(biāo)之間的斜距都是通過聲音傳播時(shí)間與速度的乘積得到的，目標(biāo)位置估計(jì)是通過求解非線性方程組得到的。
　　本文介紹了三種常用的基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間差(TDOA)的定位算法：Chan算法、Fang算法和Taylor算法。通過仿真分析了不同算法的定位精度

2、，時(shí)延差定位算法在高斯環(huán)境下，潛標(biāo)數(shù)目為三個(gè)時(shí)Fang氏算法比較精確，潛標(biāo)數(shù)目大于等于四個(gè)時(shí)Chan算法優(yōu)于Fang算法，是因?yàn)镃han算法能利用分布式定位系統(tǒng)中的所有時(shí)延差測(cè)量值，可以減少隨機(jī)測(cè)量誤差帶來的影響，獲得較好的定位結(jié)果；在TDOA測(cè)量誤差較小時(shí)，Chan和Taylor兩種算法的定位精度比較接近，但是隨著時(shí)延差誤差的增大Taylor展開法要優(yōu)于Chan氏算法，定位精度要高一些。當(dāng)Taylor展開算法初值選擇較好時(shí)，Taylo

3、r級(jí)數(shù)展開算法要比Chan氏算法的定位精度高，但當(dāng)Taylor算法的初值選擇不理想時(shí)，定位算法的精度就會(huì)很不好。本文綜合以上幾種算法總結(jié)出一種基于 Taylor展開法、Fang算法和Chan氏算法的協(xié)同定位法。當(dāng)潛標(biāo)數(shù)目為三個(gè)時(shí)將Fang算法的仿真得到的移動(dòng)目標(biāo)位置作為Taylor展開算法的初始值；當(dāng)潛標(biāo)數(shù)目大于等于四個(gè)時(shí)，將Chan仿真得到的移動(dòng)目標(biāo)位置作為Taylor展開法的初始值。協(xié)同算法精度明顯高于其中任何一種單獨(dú)的算法。

4、>　　通過對(duì)定位誤差形成原因的推導(dǎo)和分析，得出了影響定位系統(tǒng)的關(guān)鍵因素，其中包括時(shí)延估計(jì)、聲學(xué)定位系統(tǒng)本身引起的定位誤差、GPS定位系統(tǒng)引起的定位誤差、水聲信道多途所引起的誤差、聲速測(cè)量誤差引起的定位誤差以及由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)對(duì)定位的影響。分析不同誤差下定位區(qū)域內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的定位精度并對(duì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，采用等效聲速剖面進(jìn)行時(shí)延差計(jì)算；在定位區(qū)域內(nèi)，中心位置定位精度最高，定位誤差起伏較小，以中心向外輻射，距離中心越遠(yuǎn)的區(qū)域定位精度越低起伏越大；結(jié)合各