超短基線水聲定位系統(tǒng)(完整版)
【正文】 21(e)和 ф23(e) ? 利用相位差估計器測得的兩個相位差為 ф21 ＝ ф21(0) ＋ ф21(e) , ф23 ＝ ф23(0) ＋ ф23(e) ? 調(diào)整 調(diào)整基陣角度 △ α ，使上式為 0。,β 39。）的正、余弦構(gòu)成。 為用 GPS測得的大地坐標(biāo)船位（天線位置） 應(yīng)答器在基陣坐標(biāo)系中的位置 2021/6/16 43 ? 法國 OCEANO公司超短基線系統(tǒng)產(chǎn)品Posidonia 船的路徑和應(yīng)答器的原始“軌跡” （原點：推算的應(yīng)答器位置） 原始數(shù)據(jù)和補(bǔ)償失配后的數(shù)據(jù) （原點：推算的應(yīng)答器位置） 2021/6/16 44 ? 基元相位差校準(zhǔn) ? 針對系統(tǒng)誤差進(jìn)行校準(zhǔn) ? 陣元附加相位誤差 在水池進(jìn)行 ? 陣元間距誤差 制作基陣時保證 ? 海上校準(zhǔn)： ? 超短基線系統(tǒng)的海上校準(zhǔn) ? 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 ? 海上校準(zhǔn)的基本過程 ? 校準(zhǔn)結(jié)果 2021/6/16 45 ? 基元相位差校準(zhǔn) ? 基陣系統(tǒng)測量的應(yīng)答器位置為 xArray＝ (Xa,Ya,Za) 應(yīng)答器的大地坐標(biāo)為 PEarth＝ PGPS＋ BAtt xArray BAtt －－ 3個姿態(tài)角的方向余弦矩陣。于是有 0)s i n(2)( )(2121 ????????? ed ??????????)(2323 )c os (2)(ed ??????? ??????????α’ ?α ?α’ 2021/6/16 36 ? 基元相位差校準(zhǔn) ? 由 (1)、 (3)式，可得 )3(0)s i n(2)( )(2121 ????????? ed ???????)4()c os (2)( )(2323 ed ??????? ?????????)1(0)s i n(2)( )(2121 ????? ed ??????)2()c os (2)( )(2323 ed ?????? ??????? ???????由 (2)＋ (4)式，可得 22323)(23??? ???e2021/6/16 37 ? 基元相位差校準(zhǔn) 2） 有高精度的機(jī)械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)時 第一步：直接測量記錄兩兩陣元的相位差 第二步：將基陣轉(zhuǎn)動 180度之后再記錄這兩個相位差為 22323)(23??? ???e)(2323 )c os (2)(ed ?????? ????)(2121 )s i n(2)(ed ?????? ????)(2323 )c os (2)(ed ?????? ??????)(21)(2121)s i n (2)s i n (2)(eedd????????????????????22121)(21??? ???e因此可直接得到 2021/6/16 38 ? 基元相位差校準(zhǔn) 3） 當(dāng)測量不滿足遠(yuǎn)場條件時 基陣未轉(zhuǎn)動時測量的兩陣元間的相位差為 考慮到 hdi， 而 △ x也很小 ， 經(jīng)一階近似后有 因而理論相位差 （ 近似值 ） 為 陣中心 )()0( eiririr ??? ??? ?? ? ? ?? ? 2/1222/122 hxdhxdR irir ?????????Ri Rr ? ? ? ? xddhddhR iririr ?????? 12 1 22? ? ? ? xddhddhR iriririr ???????? 1212 22)0( ???????2021/6/16 39 ? 基元相位差校準(zhǔn) 3） 當(dāng)測量不滿足遠(yuǎn)場條件時 將基陣圍繞中心轉(zhuǎn)動 180度之 后 ， 再次測得兩陣元的相位差 ， 記為 ， 有 與基陣未轉(zhuǎn)動時同樣的方法 ， 可得 ir??)()0( eiririr ??? ????? ? ? ? xddhddhR iriririr ????????? 1212 2239。參考信號為 ? 采用 LMS算法的 權(quán)值迭代公式為 ? 誤差序列為 ? ?? ? ? ? )(s i ns i nc osc os )(c os)(knkAkAknkAkxxxx??????????????? ?kAkr rS ?s i n)( ?? ?kAkr rC ?c o s)( ?)()(2)()1( krkekWkW SSS ????)()(2)()1( krkekWkW CCC ????)()()( kykxke ??)()()()()( krkWkrkWky CCSS ??2021/6/16 30 超短基線定位系統(tǒng)相位差測量方法 ? 利用 Notch濾波器測量信號的相位 ? 比較 x(k)與 y(k) ，可得 ? 因此有 ? 自適應(yīng)陷波器的帶寬為 )()()()()( krkWkrkWky CCSS ??? ? ? ? )(s i ns i nc o sc o s )( knkAkAkx xx ????? ?????s in)(rxS AAkW ??c os)(rxC AAkW ?)()(ta nkWkWCS??)/(22秒弧度SrTAB ??? ?kAkr rS ?s i n)( ?? ?kAkr rC ?c o s)( ?2021/6/16 31 超短基線定位系統(tǒng)相位差測量方法 ? 自適應(yīng)相位差估計器 ? 算法構(gòu)成 ? 兩個信號的初相位：利用前面的結(jié)論 )()(t a nkWkWCS?? ????????? ?)()(t a n1111 kWkWCS? ????????? ?)()(t a n2212 kWkWCS?2021/6/16 32 超短基線定位系統(tǒng)相位差測量方法 ? 自適應(yīng)相位差估計器 ? 兩個信號的相位差 ? 相位差的均值 ? 利用一階遞歸濾波器對各個權(quán)值進(jìn)行平均 ? 或直接對各權(quán)值進(jìn)行平均 ? 相位差的均值 ????????? ?)()(t a n1111 kWkWCS?????????? ?)()(t a n2212 kWkWCS????????????
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