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《中国海洋大学》 2007年
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浅海水声定位技术及应用研究

孙万卿  
【摘要】: 水声定位技术在军事和海洋科学领域都有广泛的应用,它在保障国家的国防安全和国民经济建设的顺利进行中起着重要作用。基于测时的长基线水声定位系统由于定位精度高、范围广的特点是常用的定位方法之一。根据不同的工作方式可以选取不同的定位数学模型,包括球定位数学模型、双曲线定位数学模型等。无论选用哪种定位数学模型,目标与水听器之间的斜距都是通过传播时间与声速的乘积获得,通过求解非线性方程组进行目标位置估计。目前普遍采用经验声速的方法获得声速值,它适用于声速剖面变化不大、海底与海平面对声传播的作用可以忽略的深海海域或者短距离定位的情况。浅海海域由于自身的特点对声传播影响很大,浅海两点的声速值由于不同的到达结构而不同。为了提高测距和水声定位精度,本文选取浅海海域两点间的声速,研究了浅海水声定位技术及应用问题。 众所周知,浅海水声定位主要包括两个方面:一是声场建模,二是定位算法研究。声场建模是水声定位的基础,而射线理论是常用的一种模型。浅海海域由于复杂性、多途性等特点使得声线传播非常复杂,目前基于声线跨度的射线理论声场模型具有精度低并且本征声线搜索不全的缺点。本文在研究浅海声线传播的基础上应用有穷状态自动机理论对浅海声场进行建模,声线传播严格遵循Snell定律。基于有穷状态自动机的浅海声场模型克服了其他模型难以处理反转点处和反射点处声线传播误差大的缺点,具有更高的计算精度。数值仿真验证了该模型的有效性和正确性。 有效声速法根据不同的声线到达结构区分声速值,数值模拟和实验验证表明:深海有效声速法比经验声速法极大地提高了水声定位精度。本文在深海有效声速法概念的基础上发展并提出了浅海有效声速法,浅海有效声速可以根据有穷状态自动机的声场模型计算得出。为了满足水声定位实时性的要求,本文提出了浅海有效声速建表法和查表法,并通过数值模拟验证了方法的正确性。 作为本文的另一个研究内容,本文对深度已知的准三维定位数学模型、传感器网络导致冗余信息存在等不同情况下的基于有效声速法的水声定位算法进行研究,模拟仿真得出以下结论:准三维的定位数学模型受控于深度信息,在实际应用中尽量采用三维定位数学模型;冗余信息可以提高水声定位精度。通过对定位解的模糊性、无解性及水声定位精度的几何精度因子分析,得出一些有益的结论。数值模拟结果和理论相吻合,为水声定位技术的应用提供理论依据和技术支持。 浅海水声定位技术的研究旨在解决国家安全和国民经济建设问题,本文对此开展了深入的理论及数值研究。所做的工作能够对海洋探测与开发、海洋工程建设、海洋环境监测和水下潜艇定位提供理论和技术支持。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U666.7

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 高红;张丕状;;基于浮-信标网络的水下声学定位关键技术研究[J];中北大学学报(自然科学版);2011年02期
2 梁国龙;林旺生;王燕;;水声信道有效声速估计方法及空间特征分析[J];哈尔滨工程大学学报;2010年12期
3 许爱芬;贾巨民;温秉权;;基于有穷机理论的数控程序语法模型研究[J];机床与液压;2012年11期
4 宁津生;吴永亭;孙大军;;长基线声学定位系统发展现状及其应用[J];海洋测绘;2014年01期
5 梁国龙;林旺生;王燕;;浅海信道有效声速估计及其在水声定位中的应用[J];声学技术;2012年01期
6 蔡艳辉;程鹏飞;;表层海水中声纳定位的声速问题[J];遥感信息;2012年06期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 宋海岩;具有高稳健性的浅海目标方位估计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 徐耀松;封闭空间液态场内声源定位方法研究[D];天津大学;2012年
3 林旺生;基于矢量声场的水下被动探测与定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高红;漂浮式节点水声定位的编解码技术研究[D];中北大学;2011年
2 刘永佳;基于阵列信号处理的水声被动定位技术研究[D];华南理工大学;2011年
3 杨海;水声定位信标及多任务检测电路设计[D];中北大学;2012年
4 徐韬;基于单载波通信技术的水声同步定位研究[D];华南理工大学;2010年
5 张建喜;基于长基线定位系统的水声定位技术研究[D];东华理工大学;2012年
6 张子涵;基于水下传感器网络的目标定位研究[D];江苏科技大学;2012年
7 郭新;海底超声波定位系统设计[D];吉林大学;2013年
8 徐初杰;基于多普勒效应的水下目标定位技术研究[D];华南理工大学;2013年
9 严振玲;基于线性调频的水下多目标定位技术研究[D];华南理工大学;2013年
10 那丽丽;长基线水下定位导航系统显控软件的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张小凤,赵俊渭,王荣庆,韩静;双基地加权最小二乘估计算法定位精度研究[J];兵工学报;2004年06期
2 刘海涛,黎滨洪,谢勇,戚冬生;并行射线跟踪算法及其在城市电波预测的应用[J];电波科学学报;2004年05期
3 杨长春,冷传波,李幼铭;适于复杂地质模型的三维射线跟踪方法[J];地球物理学报;1997年03期
4 王辉,常旭;基于图形结构的三维射线追踪方法[J];地球物理学报;2000年04期
5 赵爱华,张中杰;三维复杂介质中转换波走时快速计算[J];地球物理学报;2004年04期
6 高尔根,徐果明;二维速度随机分布逐步迭代射线追踪方法[J];地球物理学报;1996年S1期
7 王燕,梁国龙;一种适用于长基线水声定位系统的声线修正方法[J];哈尔滨工程大学学报;2002年05期
8 吴永亭,周兴华,杨龙;水下声学定位系统及其应用[J];海洋测绘;2003年04期
9 王庆天,邢志刚,刘伯胜;智能水下机器人水声精确定位技术的研究[J];海洋工程;1999年04期
10 王大成,郭丽华,丁士圻;高精度水下定位的一种实现方案[J];海洋技术;2004年03期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 许肖梅;浅海水声数据传输技术研究[D];厦门大学;2002年
2 殷冬梅;无线电水声浮标阵多目标跟踪定位系统[D];哈尔滨工程大学;2003年
3 陈新华;矢量阵信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 生雪莉;矢量反转镜时空滤波技术及其在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王辉;基于声线理论的水声信道传播特性研究[D];西北工业大学;2003年
2 薛帅兵;浅海水声信号多途时延估计[D];西北工业大学;2003年
3 盛继业;现代测量定位技术在水下工程中的应用[D];上海海事大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭业才;均匀脉动柱面声源阵高频辐射远声场特性的研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2000年01期
2 邹俊峰;两种感受性声波干涉的方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2005年02期
3 杨春龙;亢淑梅;李成威;刘守杰;;变幅杆式超声波声场分布测量[J];辽宁科技大学学报;2011年01期
4 冷护基,潘紫微,王启平;液态沥青料位传感器的研究[J];兵工自动化;2002年03期
5 徐春广,王信义;液体声发射传感器波动特性理论研究[J];兵工学报;1998年03期
6 蔡宗义;赵俊渭;李家武;郭艳;许学忠;唐玉志;董永峰;;基于质点振速测量的低空目标定向算法研究[J];兵工学报;2007年02期
7 孙万卿;葛亮;;一种基于有穷状态自动机的二维浅海声线追踪方法[J];兵工学报;2007年11期
8 张光普;梁国龙;王燕;付进;;分布式水下导航、定位、通信一体化系统设计[J];兵工学报;2007年12期
9 孙书学;吕艳新;顾晓辉;黄正祥;;双三角形声学靶信息融合定位模型[J];兵工学报;2008年09期
10 付进;梁国龙;张光普;;界面反射对定位系统性能影响及应对策略研究[J];兵工学报;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 焦宇;郑晓琳;;518例噪音接触工人的纯音测听结果分析[A];吉林省医学会第九次耳鼻咽喉—头颈外科学术会议论文汇编[C];2011年
2 张明敏;卢建斌;席泽敏;;波动声场中的远场条件[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
3 王凯;李军;;基于匹配滤波的水声信道估计[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
4 李凡;郭圣明;郭新毅;陈耀明;;环境不确定条件下的声纳性能预报[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
5 李军;蔡润泽;吴越;;基于复倒谱的水声信道均衡[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
6 鄂治群;周远波;;半消声室声学特性仿真研究与实验[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
7 秦继兴;杨春梅;骆文于;;水平变化波导中声场计算的数值实现[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
8 张林;笪良龙;徐国军;;BDRM理论在水平变化波导中的应用[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
9 韩梅;程艳合;宋汝刚;;声纳浮标区域阵型建模与研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
10 范培勤;笪良龙;晋朝勃;韩梅;;浅海中声纳系统最优工作深度选择研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜恒;多尺度结构功能材料在水下声隐身中的应用基础研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 刘友永;水声差分跳频通信关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 张之猛;水声信号处理中的盲解卷积技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 刘德铸;声学多普勒流速测量关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 梅继丹;水声声图测量技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 胡鹏涛;浅海中声能量分布的不均匀性对潜艇辐射噪声测量的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 雷亚辉;水下目标的时间反转法声探测技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 吕云飞;甚低频矢量水听器潜标探测系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭晓斌;罗茨鼓风机低噪声结构与内流数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
2 何文翔;矢量传感器多普勒定位研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陈乃锋;MFSK水声通信信号处理子系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 范波;多途信道下的水下目标模拟器显控软件设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 谭学者;水下低频隔声特性理论与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 曹唯伟;基于拼音编码的水下语音通信发射端的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 朱坤;声相关计程仪测速技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 李婷;浅海表面噪声矢量场时空相关特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 齐崇阳;低频远程海底混响简正波建模研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 归宏猛;矢量水听器(阵)及其在低频声源校准中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 齐林,陶然,周思永,王越;基于分数阶傅里叶变换的线性调频信号的自适应时频滤波[J];兵工学报;2003年04期
2 孙万卿;葛亮;;一种基于有穷状态自动机的二维浅海声线追踪方法[J];兵工学报;2007年11期
3 陈友淦;许肖梅;雷开卓;黄建国;;宽带水声发射系统换能器分段匹配方法研究[J];兵工学报;2010年03期
4 余赟;惠俊英;赵安邦;林芳;;波导不变量及双阵(元)被动测距方法研究[J];兵工学报;2011年03期
5 李承智,曲天书,吴玺宏;一种改进的AEDA声源定位及跟踪算法[J];北京大学学报(自然科学版);2005年05期
6 师延山,李道本,范跃祖;无线定位扩展卡尔曼滤波算法的优化[J];北京航空航天大学学报;2003年04期
7 赵兴浩,邓兵,陶然;分数阶傅里叶变换数值计算中的量纲归一化[J];北京理工大学学报;2005年04期
8 童时中;模块化与计算机软件设计[J];标准化报道;1997年04期
9 罗磊;田增山;陈俊亚;;EKF定位跟踪算法研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2009年01期
10 徐阳;世界各国竟相发展水下航行器[J];船舶工业技术经济信息;2000年09期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 黄益旺;杨士莪;朴胜春;宋扬;;基于声线传播时间匹配场处理的失配研究[A];2005年全国水声学学术会议论文集[C];2005年
2 李璇;马晓川;陈模江;;多径效应下稳健Capon的DOA估计[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡鹏涛;浅海中声能量分布的不均匀性对潜艇辐射噪声测量的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王伟魁;储罐罐底腐蚀声发射检测信号处理关键技术研究[D];天津大学;2011年
3 魏玉阔;多波束测深假象消除与动态空间归位技术[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 许肖梅;浅海水声数据传输技术研究[D];厦门大学;2002年
5 许祥滨;抗强多途径干扰的水声数字语音通信研究[D];厦门大学;2003年
6 张群飞;水下多目标定位关键技术研究[D];西安电子科技大学;2003年
7 岳剑平;水下动目标被动跟踪研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
8 易岷;时延及相关参数估计技术研究[D];电子科技大学;2004年
9 生雪莉;矢量反转镜时空滤波技术及其在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 居太亮;基于麦克风阵列的声源定位算法研究[D];电子科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任纪庆;水下多目标定位仿真研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 杨彦卿;无线分布式存储测试系统的设计[D];中北大学;2011年
3 高红;漂浮式节点水声定位的编解码技术研究[D];中北大学;2011年
4 陈灿芬;基于声阵列的水下目标定位技术研究[D];华南理工大学;2011年
5 刘永佳;基于阵列信号处理的水声被动定位技术研究[D];华南理工大学;2011年
6 李利;未知参量脉冲信号的检测与时延估计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 李萍;远程水声信号遥控接收系统研究[D];西北工业大学;2003年
8 高巍;水声通信中的相干解调和自适应均衡技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
9 温娜;水声信道中高速传输技术的研究[D];燕山大学;2004年
10 何轲;超短基线阵在水雷目标探测与定位上的应用研究[D];西北工业大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 张宏奎;杨益新;李志伟;;水下GPS定位误差分析[J];电子设计工程;2013年11期
2 许爱芬;张晓丽;陈小凡;;有穷机理论在数控程序词法分析模型构建中的应用[J];机械设计与研究;2013年04期
3 梁国龙;林旺生;王燕;;浅海信道有效声速估计及其在水声定位中的应用[J];声学技术;2012年01期
4 周逢道;郭新;唐红忠;王金玉;;海洋探测设备的超声波定位系统设计[J];实验室研究与探索;2013年11期
5 胡安平;高锐;张建春;;水声测距技术研究[J];现代导航;2014年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王晋晋;基于声传播模型的信道模拟与应用[D];哈尔滨工程大学;2012年
2 林旺生;基于矢量声场的水下被动探测与定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 杨海;水声定位信标及多任务检测电路设计[D];中北大学;2012年
2 郭新;海底超声波定位系统设计[D];吉林大学;2013年
3 栗占宝;数据融合技术在动力定位控制系统中的应用研究[D];大连海事大学;2013年
4 彭俊彬;水下多用户声电联合定位技术研究[D];华南理工大学;2013年
5 徐初杰;基于多普勒效应的水下目标定位技术研究[D];华南理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 方俊锋,杨银堂,郝东来,朱樟明;一种电力线载波扩频通信芯片的设计与实现[J];半导体技术;2002年12期
2 冯文灏;近景摄影测量的基本技术提要[J];测绘科学;2000年04期
3 程勇,吴剑锋,曹伟;一种用于移动系统场强预测的准三维射线跟踪模型[J];电波科学学报;2002年02期
4 季忠,黎滨洪,王豪行,陈兴义,赵耀庚;用射线跟踪法对室内电波传播进行预测[J];电波科学学报;1999年02期
5 毛卫宁;水下被动定位方法回顾与展望[J];东南大学学报(自然科学版);2001年06期
6 陈励军;自相关法多途时延估计及其实验结果[J];东南大学学报;1998年01期
7 杨卓欣,张先康,杨健,赵金仁;地壳三维构造反演和速度层析成像[J];地球物理学进展;1997年01期
8 张钋,刘洪,李幼铭;射线追踪方法的发展现状[J];地球物理学进展;2000年01期
9 张霖斌,姚振兴,纪晨;地震初至波走时的有限差分计算[J];地球物理学进展;1996年04期
10 马争鸣,李衍达;二步法射线追踪[J];地球物理学报;1991年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 张忠兵;浅海声速剖面反演研究[D];西北工业大学;2002年
2 童立;面向对象的水下声场仿真应用框架研究[D];西北工业大学;2002年
3 陈新华;矢量阵信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 王德俊;矢量声场与矢量信号处理理论研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 孟洪;矢量水听器及联合信号处理研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 陈东升;水声信道抗多途跳频通信中同步技术的研究[D];厦门大学;2002年
【相似文献】
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1 郑翠娥;孙大军;张殿伦;;一种基于超短基线的高精度多目标水声定位技术研究[J];海军工程大学学报;2007年02期
2 刘百峰;罗坤;马一;李斌;;水声定位标定系统水下基准位置不确定度分析[J];舰船科学技术;2012年05期
3 徐新盛,丁士圻,李梅森,惠俊英;“超同步周期”水声定位技术研究与实现[J];声学学报;1996年03期
4 庞存锁;韩焱;;水声定位基站分布及目标高度对精度的影响[J];弹箭与制导学报;2007年04期
5 付进;李利;梁国龙;马巍;;对抗条件下浮标基水声定位技术研究[J];兵工学报;2012年02期
6 张玉册,梁开龙,朱广成;一种用于短基线水声定位的改进模型[J];海洋测绘;2002年02期
7 王燕;梁国龙;付进;;分布式浮标阵高帧率异步水声定位[J];哈尔滨工程大学学报;2011年03期
8 王庆天,刘伯胜;潜水器水声定位技术[J];中国造船;1997年02期
9 李国栋;冯海泓;黄敏燕;;水声定位多阵元跳频编码的模拟退火算法优化[J];探测与控制学报;2009年05期
10 于平;丁翠环;于莉;;水声定位精度的评估标校方法[J];舰船电子工程;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 刘百峰;郭燕子;;一种动态水声定位系统标定方法研究[A];中国声学学会水声学分会2013年全国水声学学术会议论文集[C];2013年
2 程剑;王泽民;赵海潮;;基于GPS时钟同步的水声定位延时测量技术研究[A];2004年船舶仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
3 王双记;于洪涛;李海;;水声定位多阵元跳频编码的EM算法优化[A];中国声学学会水声学分会2013年全国水声学学术会议论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 孙万卿;浅海水声定位技术及应用研究[D];中国海洋大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 葛亮;水声定位技术在海洋工程中的应用研究初探[D];中国海洋大学;2006年
2 连海燕;基于分数阶傅里叶变换的浅海水声定位关键问题研究[D];厦门大学;2014年
3 宋海岩;水声定位及遥测系统接收机设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2008年
4 田野;水声定位通讯系统处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 王怡;基于多传感器数据融合的水声定位算法研究[D];中北大学;2009年
6 刘国辉;基于短基线(SBL)系统的超小型ROV水声定位技术研究[D];华南理工大学;2012年
7 任绪科;水下运动目标同步测距理论与实现[D];西北工业大学;2005年
8 高红;漂浮式节点水声定位的编解码技术研究[D];中北大学;2011年
9 郝修强;水声定位浮标信号接收机及处理平台硬件设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 宋阳;海底应答器阵位测量系统若干技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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