水声定位是建立在超声波传播技术基础上,通过测定声波信号在水中传播的时间或相位差,实现水下目标定位的技术与方法,广泛应用于ROV、AUV等水下探测设备的定位、导航和通信支撑等海上调查作业。
水声定位系统一般有同步(高精度同步时钟)信标或应答器(应答发射机和接收机)等两种工作方式,通过“方位--方位”、“方位--距离”、“距离--距离”等测量和声速校正,确定声源到各接收点的距离,实现目标定位;目标位置和其他的导航系统统一结合起来进行坐标变换,就能得到水下目标在大地几何坐标中的位置或轨迹。
定位类型
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基线长度(m)
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简称
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长基线
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100~6000
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LBL
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短基线
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20~50
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SBL
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超短基线
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<1
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USBL,SSBL
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根据接收基阵基线,水声定位可分为长基线(Long Base-Line)、短基线(Short Base-Line)、超短基线(Ultra Short Base-Line) 三种系统,或超短基线/长基线和超短基线/短基线组合系统等。
长基线对于大面积的调查区域,可以得到非常高的相对定位精度;短基线符合设备回收对于定位方法简洁快速、准确高效的操作要求,大水深测量一般需要基线长度大于40米;超短基线具有高精度的测距精度,但在较大水深条件下定位精度不高。
目前国外水声定位技术比较成熟,已经实现水声定位系统的产品化、产业化、系列化,国际上主要的水声定位系统生产厂商主要有:法国Ixsea、澳大利亚Nautronix、挪威Kongsberg、英国Sonadryne、美国LinkQuest等几家公司。部分产品集成了惯导和GPS;或集释放、自测阵功能、多种传感器、声通信机于一身;宽带定位技术已升级为第二代,产品测距、定位性能大为提高。
在国家863计划支持下,我国水声定位技术的研究取得良好进展。包括哈尔滨工程大学的超短基线、长基线定位技术与装备;中国测绘科学研究院与中船重工第七一五研究所研制的国内第一套水下高精度定位导航系统;江苏中海达海洋公司在国内率先推出的拥有自主知识产权的市场化水声定位产品等。
参考改编自:微信公众号“溪流的海洋人生”