短基線定位關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、21世紀是海洋世紀,基于聲波探測的水聲技術(shù)是獲取和傳遞水下信息最有效的手段。本文主要研究短基線高精度定位技術(shù),是為解決水下探測和作業(yè)的機器人提供高精度定位裝備。
　　由于水聲信道的多途特性,嚴重影響了水聲定位系統(tǒng)的時延估計精度。信號直達聲與多途反射聲混在一起影響了聲吶檢測器的判決。本文利用時間反轉(zhuǎn)聚焦信道多途的特性,提出一種抑制信道多途的新方法,即對短基線定位系統(tǒng)加以改進,提出短基線與單陣元時間反轉(zhuǎn)鏡相結(jié)合的方法。采用基于單陣元的

2、非同步主動應(yīng)答式、同步虛擬信標式的時間反轉(zhuǎn)定位方式,達到抑制信道多途提高定位精度。并且提出利用時間反轉(zhuǎn)信道聚焦的功能解決多目標定位中的若干問題。
　　本文針對短基線聲吶的檢測問題,理論分析推導(dǎo)常規(guī)匹配濾波檢測器、時間反轉(zhuǎn)匹配檢測器、常規(guī)最大似然估計器及時間反轉(zhuǎn)最大似然估計器的性能特點。針對在水下存在多途、混響及噪聲邊緣等非平穩(wěn)背景條件下聲吶檢測器的檢測性能,給出了一種變異指數(shù)的恒虛警檢測器—VI-CFAR檢測器,其具有較強的自適應(yīng)

3、性及抗干擾能力,且在噪聲邊緣背景下有較好的虛警概率控制能力且運算量小,是一種穩(wěn)健的檢測器。
　　本文詳盡分析了基陣誤差對定位精度的影響,提出一種快速隨機布放的水聲短基線定位系統(tǒng)。針對短基線基陣校準問題,本文從系統(tǒng)的總體誤差角度入手,以基陣擾動矢量最小化為目標,提出采用約束最小二乘算法來抑制擾動誤差的影響,并且針對在短基線定位中具有相同誤差源的特性,提出利用鄰近輔助基陣節(jié)點做為差分參考節(jié)點,用參考節(jié)點去修正未知節(jié)點測距,然后結(jié)合最小