隨著人類對海洋戰(zhàn)略地位、海洋資源開發(fā)、海洋科學研究價值認識的深化,世界各國都將對海洋的關(guān)注度提高到前所未有的戰(zhàn)略高度。我國也提出建設(shè)“海洋強國”的戰(zhàn)略目標。其中,海域安全保障、海洋搜救支援和海洋生物監(jiān)測保護等重要任務的完成都依賴于大范圍水域監(jiān)測。水聲定位技術(shù)作為水域監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)之一受到了人們的廣泛關(guān)注。然而,嚴峻的水下環(huán)境使得水聲定位存在諸多挑戰(zhàn):由于水下GPS系統(tǒng)的缺失與水下設(shè)備時鐘差異的存在,和水聲定位密切相關(guān)的時鐘同步仍然有待解決;水下聲速隨海水溫度、鹽度、靜壓力等因素變化,其中,溫度影響最大,且具有季變化和日變化等特性,三種因素的綜合作用導致水下聲速具有時、空變化特性,即水下聲速是不確定的;海水溫度、鹽度以及靜壓力都隨海水深度變化,因此,水下聲速可刻畫為隨深度變化的量,這使得水下聲線傳播的軌跡不是直線,而是曲線;水下設(shè)備(錨節(jié)點)因洋流作用而具有位置不確定性,其位置誤差引起定位性能的下降。本文考慮由水面浮標和水下傳感網(wǎng)組成的新型分布式多基地聲吶系統(tǒng)。水面浮標分為兩類:第一類扮演“水下GPS”與網(wǎng)關(guān)的角色,為水下節(jié)點提供時鐘同步、定位、以及數(shù)據(jù)收集的服務;第二類稱為聲吶浮標,扮演...

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1–2水聲定位算法分類

除上述成熟系統(tǒng)外,國內(nèi)外學者近期又提出了大量水聲定位方案。這些方案按照不同的標準可分為不同的類別。如圖1–2所示,可分別依據(jù)位置計算方式、網(wǎng)絡維度、測量模式、系統(tǒng)類型、層級數(shù)以及影響因素等標準進行分類。從節(jié)點位置解算的角度看,可分為集中式和分布式。集中式中所有測量信息傳送至中心節(jié)....

圖1–3論文的組織結(jié)構(gòu)

本文的結(jié)構(gòu)體系及各章之間的關(guān)系如下圖所示:整體而言水聲定位包括三個步驟:一,觀測量測量;二,構(gòu)建觀測量與位置的關(guān)系;三,位置估計。其中步驟一、二和水下聲場傳播密切相關(guān)。以觀測量TOA為例,為了建立TOA與位置的關(guān)系,需要知道水下聲速模型與聲線軌跡。水下聲速模型和聲線軌跡需要從聲場....

圖2–1水聲定位主線

假設(shè)聲波傳播介質(zhì)是理想流體介質(zhì),即該介質(zhì)是連續(xù)的、靜態(tài)均勻的、且運動過程中沒有能量損耗。因此,聲波在理想流體介質(zhì)中的傳播基本規(guī)律可用連續(xù)性方程、運動方程和狀態(tài)方程等三個基本方程表述。由以上三個方程推導聲波的波動方程。理想流體介質(zhì)中,速度勢隨時間變化做簡諧振動是一種最簡單的聲波傳播....

圖2–2海洋環(huán)境聲傳播模型架構(gòu)

到目前為止,根據(jù)三個基本方程推導波動方程,并在簡諧解的前提下得到了亥姆霍茲方程。如圖2–2[88]所示,針對亥姆霍茲方程的求解,發(fā)展了多種聲波傳播模型理論,包括射線聲學理論、簡正波理論、多途展開模型理想、快速聲場理論以及拋物方程理論等。各種模型的對比如表2–1[88]所示。從表中....

本文編號：4043967