超短基線水聲定位系統(tǒng)-文庫吧
2025-04-20 10:41 本頁面
【正文】 Xaa ?????????12122?????????? ?????????ddTTccdRX a121212 22 ?????dRX a ???212?2021/6/16 13 超短基線定位系統(tǒng)定位誤差分析 ? 在各項(xiàng)誤差認(rèn)為互相獨(dú)立的情況下，相對于斜距的位置均方誤差記為， 即 類似地，可得到 ? 結(jié)論：信標(biāo)或應(yīng)答器在基陣的下方時(shí)，定位誤差主要來源于相位測量誤差。 ? ? 21222222122222 ??????? ?????????????????????? ???????? ???????? ????????dddTTccdX? ? 21322222132222 ??????? ?????????????????????? ???????? ???????? ????????dddTTccdY222 / RXX ?? ?22yx ??? ??總的均方誤差???????? ???????????ddTTccdXXRXmxaaa121212 22c os ??????2021/6/16 14 超短基線定位系統(tǒng)定位誤差分析 ? 分析： ? 第一項(xiàng)：聲速引起的誤差 ? 第二項(xiàng)：測時(shí)誤差引起的誤差 ? 第三項(xiàng)：陣元間距不準(zhǔn)引起的誤差 ? 第四項(xiàng)：相位測量誤差引起的誤差，與角度 θmx ,θ my有關(guān)： ? 當(dāng) 接近 90176。 （即信標(biāo)或應(yīng)答器在基陣的下方）時(shí)，相位差很小，前 3項(xiàng)影響很小，相位測量誤差起主要作用。 ? 隨 θmx ,θ my 減小，前 3項(xiàng)影響加大 ? 當(dāng)信標(biāo)或應(yīng)答器在靠近基陣所在平面 (即角度很小 )時(shí)，因有反射聲影響，精度也難保證。 ? 結(jié)論： 超短基線系統(tǒng)只在基陣下方一個(gè)有限的錐體內(nèi)定位精度較高 ? 改進(jìn)措施：加大基陣尺寸；采用寬帶信號 ? ? 21222222122222 ??????? ?????????????????????? ???????? ???????? ???????? dd dT Tc cdX22yx ??? ??mc o s2 ???? d?→0 2021/6/16 15 超短基線定位系統(tǒng)定位誤差分析 ? 誤差與 θ m 的 變化關(guān)系 ? 注意：衡量相對定位誤差時(shí)，兩個(gè)相對誤差公式計(jì)算的量值隨 θ m的減小的趨勢是不同的。 ? 在只考慮相位差測量誤差時(shí) ? 例： f0＝ 20kHz， d=， c=1500m/s， h=4000m，△ φ ＝ 1176。 表 在不同 θ m下，相位差測量相對誤差 mx?( ? ) 85 80 70 60 50 40 30 20 12?( ? ) 96 Rx /?( % ) xx /?( % ) x?( m ) 2121222121222222 ???????? ??????? ?????????? ???????? ???????? ?????????? ??????????????? ＝ddccTTXXX aaax12012121222c os ????????? ???????????? ??dfcdR mxxmxd ???? c os212 ? dRc osRX a ???? 2 12mx ??2021/6/16 16 超短基線定位系統(tǒng)定位誤差分析 ? 誤差與 θ m 的 變化關(guān)系 ? “ 跳象限 ” 問題 ? “ 跳象限 ” 的現(xiàn)象：隨 θ m的減小， ? 定位精度難以保證 ? 存在水面反射，使直達(dá)聲和反射聲相加之后總和信號的相位發(fā)生變化。結(jié)果，使得計(jì)算的不正確。例如，信標(biāo)本應(yīng)在第 I象限，而計(jì)算結(jié)果可能是 X、 Y均為負(fù)值，誤為第 IV象限。結(jié)果，使載體相對于信標(biāo)的位置軌跡不連續(xù)。這就是所謂的“ 跳象限 ” 現(xiàn)象。 ? “ 跳象限 ” 的情況主要由水面反射引起，可通過信號處理的方法解決。 ? 以前采用單頻信號時(shí)，對信號處理的手段未進(jìn)行較深入地研究，存在此種問題。 ? 現(xiàn)在采用寬帶信號，信號處理的手段也較高， “ 跳象限 ” 的問題可以解決。 2021/6/16 17 改善超短基線定位系統(tǒng)定位精度的措施 ? 分析 ? 不考慮聲速和陣元間距誤差的情況下 ? 定位誤差與陣元間距 d成反比， d大則誤差減??； ? 與測距精度和測相精度成正比，測距精度和測相精度高則誤差小。 ? 增加 d的限制 ? 當(dāng) dλ/2， 陣元間最大相位差將會落在區(qū)間 [π,π] 之外 ， 結(jié)果造成相位差測量模糊 ， 致使位置解算發(fā)生錯(cuò)誤 。 因此 ， d必須 ≤λ/2。 121222 ?????? ?????dRRdX a2021/6/16 18 改善超短基線定位系統(tǒng)定位精度的措施 ? 測時(shí)誤差為 ? 改善測時(shí)誤差可增加接收機(jī)輸出信號 /噪聲比和帶寬 ? 當(dāng)采用 CW脈沖時(shí) ， 信號帶寬與脈沖寬度成反比 ， 即 ， ? 而匹配濾波器輸出信 /噪比為 ? 因此有 ? 測相誤差為 ? 改善角度測量精度的方法是提高信 /噪比 SNRBt1??mxs i n12 ????? ?? SNRdTB /1?00 nKTnESNR ??Tt ??2021/6/16 19 改善超短基線定位系統(tǒng)定位精度的措施 ? 增大基元間距改善定位精度 ? 2（或 4）號和 6（或 8）號陣元測得的相位差為 ? 利用 4號和 8號陣元測得的相位差應(yīng)為 ? 目標(biāo)位置坐標(biāo)為 ? 由 mxd ???? c os221 ? myd ???? c os265 ?m
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