短基线定位系统测量精度分析

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超短基线水声定位系统

令
则
r(t) Ar cost Br sint 解得
Br tan
Ar
rt Ar2 Br2 cos
r1 r1 Ar cos 1 Br sin 1 r2 r 2 Ar cos 2 Br sin 2
Ar
r2 sin 1 r1 sin
sin1 2
2
r3 r 3 Ar cos 3 Br sin 3
cost t0 ,
t -t0 T
0,
其它
23
3.5 改善超短基线定位系统定位精度的措施
采用宽带信号提高定位精度
Rout t
A
t
2T
t
0
s
in
t
t0 1
t
t0 T
cost t0 ,
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
t -t0 T
接收的时延0, 值t0：为最大值出现的X时a 刻 R。cosm其x它
Rc mx
d
“跳象限”的情况主要由水面反射引起，可通过信号处理的方法解决。
以前采用单频信号时，对信号处理的手段未进行较深入地研究，存在此种问题。
现在采用宽带信号，信号处理的手段也较高，“跳象限”的问
题可以解决。
16
3.5 改善超短基线定位系统
定位精度的措施
分析
不考虑声速和阵元间距误差的情况下
X a
当接近 90°（即信标或应答器在基阵的下方）时，相位差很小，前3
项影响很小，相位测量误差起主要作用。
随θmx ,θ my 减小，前3项影响加大当信标或应答器在靠近基阵所在平面
(即角度很小)时2，d因c有o反s射m声影
响，精度也难保证。
结论：超短基线系统只在基阵下方一个有限的锥体内定位精度较高

短基线水下定位原理及误差分析

短基线水下定位原理及误差分析I. 简介A. 概述B. 研究背景C. 研究意义D. 目的II. 基线水下定位原理A. 基本原理B. 定位方法C. 基线测量D. 误差来源III. 水下定位误差分析A. 误差来源B. 定位误差模型C. 计算方法D. 误差控制方法IV. 实验研究A. 研究方法B. 数据处理C. 分析结果D. 讨论V. 结论A. 总结B. 不足之处C. 展望VI. 参考文献I. 简介A. 概述水下定位技术是指利用声波、电磁波、光学等物理原理，在水下环境中对目标物体进行定位和追踪的技术。

随着工程技术和科学技术的不断发展，水下定位技术得到了极大的发展和应用。

其中，基线水下定位技术应用广泛，具有较高的测量精度，可适用于水下工程建设、海洋资源勘探、航行安全等领域。

基线水下定位是现代水下定位技术的重要方法之一。

它是利用两个或多个固定的水下定位设备之间的距离测量来定位目标物体的位置。

基线水下定位技术一般依赖定位设备的声纳发射、接收、距离测量等系统组成，利用声波在不同介质中传播不同速度的原理，对水下物体进行定位。

B. 研究背景在海洋开发、水下勘探和海底制图等水下领域中，基线水下定位技术是一种应用广泛的方法，它能为这些领域提供重要的技术支撑。

为了保证测量精度，需要对基线水下定位的原理和误差进行研究，提高技术水平和实用性。

C. 研究意义水下建设工程、海底油气勘探等领域需要高精度、高效率的水下定位技术支持。

本文旨在分析基线水下定位的原理和误差，探究如何提高水下定位的精度和可靠性，对于推进水下领域的发展和改善水下建设工程的质量具有重要意义。

D. 目的本文旨在研究基线水下定位的原理和误差，并分析实验结果，探究如何提高水下定位的精度和可靠性，为水下领域的发展提供重要技术支撑。

II. 基线水下定位原理A. 基本原理基线水下定位是利用两个或多个固定的水下定位设备之间的距离测量来确定目标物体的位置。

实现基线水下定位，需要利用水下声纳发射、接收、距离测量等系统组成，利用声波在不同介质中传播不同速度的原理，通过计算两个定位设备之间的距离差，推算得出目标物体的位置。

利用夹角几何关系的超短基线定位方法

利用夹角几何关系的超短基线定位方法梁国龙;张毅锋;付进【摘要】针对传统超短基线的定位方法定位精度有限的问题,本文提出了一种利用夹角几何关系的超短基线高精度定位方法.该方法构建超短基线定位误差分析模型,依据超短基线中存在的夹角几何关系,研究了深度信息对超短基线定位精度的影响.通过有效利用深度信息,减小主要误差源对定位精度的影响,从而达到提高定位精度的目的.研究表明:该方法能够显著提高超短基线定位精度,尤其是对以相位差估计误差为主的情况效果更为明显,且在绝大多数区域均能提高定位精度.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2019(040)008【总页数】6页(P1474-1479)【关键词】超短基线;定位方法;误差分析;深度信息;夹角几何关系;高精度;相位差估计误差;误差源【作者】梁国龙;张毅锋;付进【作者单位】哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TB565.2超短基线定位系统因其尺寸小、成本低、灵活性强等优点，在海洋工程、海洋矿产资源、水下考古、海洋国防等领域得到了广泛的应用[1-24]。

常见的超短基线定位系统多依赖于孔径小于半波长的三元或四元基阵，利用CW信号测量各通道间的相位差来估计目标的位置[1]。

传统的超短基线定位方法依靠阵元间的相位差来估计目标所在方位，其相位差估计精度取决于信噪比，因此，超短基线的远距离目标定位精度往往不高。

喻敏等[4-6]通过改进阵型增加了基阵的基线长度，有效提高了超短基线的定位精度；郑翠娥等[3，6]通过改变信标发射信号的形式，以达到提高超短基线定位精度的目的；赵安邦等[8]提出了一种可用于任意声速分布的定位算法，并通过计算机仿真验证了算法的有效性。

GPS测量与常规测量在公路测绘中优缺点对比

GPS测量与常规测量在公路测绘中优缺点对比gps测量的特点相对于经典测量学来说，gps测量主要有以下特点：--测站之间无需通视。

测站间相互通视一直是测量学的难题。

gps这一特点，使得选点更加灵活方便。

但测站上空必须开阔，以使接收gps卫星信号不受干扰。

--定位精度高。

一般双频gps接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，gps测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，gps测量优越性愈加突出。

大量实验证明，在小于50公里的基线上，其相对定位精度可达12×10-6，而在100～500公里的基线上可达10-6～10-7。

--观测时间短。

在小于20公里的短基线上，快速相对定位一般只需5分钟观测时间即可。

--提供三维坐标。

gps测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。

--操作简便。

gps测量的自动化程度很高。

在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。

--全天候作业。

gps观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。

gps测量在公路测量中的应用公路路线一般处在一条带状走廊内。

其平面控制测量往往采用导线形式，这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式。

对于重要构造物如大桥、特大桥、长大隧道等，也有布设成三角网、线形锁等形式。

--常规测量方法的缺陷：1、规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定，一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。

这样，导线附合或闭合长度最长不得超过10公里，结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7倍。

这种要求一般在实际作业中难以达到，往往出现超规范作业。

2、搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，往往国测、军测、城市控制点混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题，如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量。

高精度超短基线定位系统的分析与仿真

位距离也不远
常规的超短基线定位系统多采用孔径小于半波长的三元或四元基阵，使用Ｃ信号，通Ｗ
过计算各通道间的相位差估算信标方位，再利用应答或同步方式测量信标斜距，最后测得信标位置。由于基阵孔径小，一般仅为３５ｍ，的定位精度受限，另外，由于多途干涉的影￣ｃ系统响，Ｃ信号的相位会产生起伏，这也将直接影响定位精度为了满足深海作业需要，必颁Ｗ
相对精度ｏＢ精度要求
０５％Ｏ２
１％０４。
２％Ｏ８ ’ １９。
Ｐ｝传瘩群可Ｔ嘣班选到的嘲知
０１日Ｎ辅度要求３Ｏ２。
０Ｉ ‘
０４。
Ｉ。５
０８ ‘ 】。９
当＞＾２时，通过测量各通道所接收的宽带信号的到达时间差（，而非窄带信号的相位差）来确定信号入射角。而通过信号处理算法可以得到任意两通道间的接收信号时间差（１设、
，
声线传播距离为，另外，可以使用压力传感器测出水下信标的深度值＝，并将它以水，
声通信方式传送到千端处理平台上。系统可以通过水声遥控方式控制水下应答器或信标的工
作方式和参数。
圈ｌＢＵＳＬ系统示意图
一
Ｉ５一
维普资讯
各符号如图１所示。通过简单的几何计算并作适当近似，可以得到在立体空间中入射角
、
与方位角和俯仰角间的关系式。应答器至Ｉ３、号基元的距离分别为坼ｌＲ３Ｔ，

usbl超短基线测距原理

USBL超短基线测距原理
在海洋探测领域，USBL（Ultra Short BaseLine）超短基线系统作为一种重要的导航和定位工具，其主要作用是实现对水下目标的精确定位。

本文将详细阐述USBL超短基线测距的基本原理。

一、USBL系统的构成
USBL系统主要由水面舰船上的发射机和接收机以及水下的应答器组成。

其中，发射机负责发送声波信号，接收机用于接收应答器反射回来的声波信号，而应答器则负责反射接收到的声波信号。

二、USBL测距原理
USBL测距的基本原理是通过测量声波从发射机发出到被应答器接收并反射回接收机的时间差来计算出目标的距离。

具体来说，发射机会向水下目标发送一组声波信号，这些声波信号会在接触到水下目标时被反射回来。

接收机接收到反射回来的声波信号后，会根据声波信号的传播速度和时间差计算出目标的距离。

三、USBL定位原理
除了测距外，USBL系统还可以通过测量声波信号到达不同接收器的时间差来确定目标的位置。

这个过程被称为三角定位法。

具体来说，如果知道两个或更多的接收器与目标之间的距离，就可以通过几何方法计算出目标的具体位置。

四、USBL的应用
USBL超短基线系统在海洋探测领域有广泛的应用，包括水下考古、海底资源勘探、水下机器人导航等。

由于其具有精度高、实时性强等特点，因此在许多需要精确测量水下目标位置的场合都得到了广泛应用。

总结：
USBL超短基线测距原理是一种基于声波测距和三角定位技术的海洋探测方法。

通过测量声波信号从发射机到应答器再到接收机的时间差，可以准确地计算出目标的距离和位置。

这种技术在海洋探测领域有着广泛的应用前景。

高精度超短基线定位系统的实现

摘
要：短基线定位系统在海洋开发中具有广泛的应用，超与其它基线相比，基阵尺寸小，易于安装。由于在远距离误差发散快，超
短基线作用距离不远，其远距离定位精度也不高。了满足深海作业需要，为需要研制高精度长程超短基线定位系统，论述了系统的
１引青
常规的超短基线定位系统多采用孔径小于半波长的三元或四元基阵，使用Ｃ信号测量各通道间的相位差来估算目标Ｗ的位置。由于基阵孔径小，一般为３ｃ５ｍ，ｍ～系统的定位精度ｃ受限。为了满足深海作业需要，以实现超短基线定位系统远距离的高精度定位。国家８３６计划中海底立体探测和成像技术专题设立了“ 长程超短基线定位系统研制” 课题，总体性能指标为：
组成及设计，并通过改进基阵阵形、降低接收机噪声等方面提高系统定位精度。关键词：超短基线；系统设计；定位精度文章编号：０２８３（０７２ — １６０文献标识码：中图分类号：Ｎ１１０ — ３１２０）４０７— ３ＡＴ９５
Ｌｉｎ，ＨＮＧｉｎｌｎＳＮＤａｊｎｅ１ｅｌａｉｎｆｈｆｐｅｉｏｌａｓｏｔｂｓｌｅｏｉｏｉｇｙｔｍ．ＩＸａｇＺＡＤａ－ｕ，Ｕ－ｎ，ｔａ．ａｉｔｏｉｈｒｃｉｎｕｔ－ｈｒａｅｎｐｓｔｎｎｓｓＲｚｏｇｓｒｉｉｅ
ｂｓｌｅｉｈｔｉｐｒｒｉｅｓｓｌａｄｉｓｅｓｔｎｔｌＨｏｖｒｔｅａｅｉｎｔａｔａｅｔｅｓｚｉｍａｌｎｔａｙｏｉｓａ１ｗｅｅ，ｈＵＳＬｈｓｌｗｅｃｕａｙｉｏｇｒｎｅｏｅａｉｎｎｓｕｉ．Ｂａｏｒａｃｒｃｎｌｎａｇｐｒｔ．ｏＩｏｄｒｔｍｅｔｔｅｎｅｏｅｐｗｔｒａｐｉａｉｎ．ｔＳｒｑｉｄｔｅｅｏｉｈｃｕａｙｏｇｒｎｅｕｔａｓｏｂｓｌｅｓｓｎｒｅｏｅｈｅｄｆｄｅ－ａｅｐｌｔｃｏｉ’ ｅｕｒｏｄｖｌｐｈｇａｃｒｃｌｎａｇｌ — ｈｒａｅｉｙ — ｅｒｔｎ

GPS_RTK测量技术要求

GPS_RTK测量技术要求GPS_RTK是一种全球定位系统实时运动定位技术，具有高精度、高精度和高可靠性的特点。

它可以应用于土地测量、建筑工程、道路勘测等领域，为工程测量和地理信息系统提供了重要的支持。

GPS_RTK测量技术要求主要涉及基线长度、参考站布设、数据采集和处理等方面。

本文将从这些方面进行详细介绍。

首先，GPS_RTK测量的基线长度要求是一个重要的技术因素。

基线长度是指参考站和移动站之间的距离，在测量过程中会对测量精度产生直接的影响。

通常情况下，基线长度较短时，测量精度会更高。

因此，在选择GPS_RTK测量方法时，需要根据具体的测量项目需求和环境条件，合理选择基线长度，以提高测量精度。

其次，参考站的布设也是GPS_RTK测量技术要求的关键因素之一、参考站的布设需要考虑到测量范围、可视性以及通信条件等因素。

一般来说，参考站的布设需要均匀分布在测量范围内，并且能够满足移动站的可视性要求。

此外，参考站之间需要建立稳定可靠的通信链路，以确保数据的正常传输和处理。

在数据采集和处理方面，GPS_RTK技术的要求主要包括数据精度、数据质量以及数据实时性要求。

首先，数据精度是指测量结果与实际值之间的差异程度，其精度要求通常在毫米级或更高级别。

其次，数据质量是指数据的可靠性和完整性，需要保证数据采集的准确性和一致性。

最后，数据实时性要求是指测量数据的获取和处理过程需要在很短的时间内完成，以满足现场实时测量需求。

此外，GPS_RTK测量技术还需要考虑到测量环境的影响因素，如大气条件、多径效应、卫星分布等。

这些因素会对GPS信号的接收和处理过程产生一定的干扰，从而影响测量结果的准确性和稳定性。

因此，在GPS_RTK测量中需要合理选择测量方法和参数，以减小这些干扰因素的影响。

总之，GPS_RTK测量技术要求包括基线长度、参考站布设、数据采集和处理等方面。

为了提高测量精度和可靠性，需要根据具体的测量项目需求和环境条件，综合考虑各项要求，并采取相应的测量措施和方法，以确保测量结果的准确性和稳定性。

浅析GPS定位短基线存在误差及定位精度的提高

浅析GPS定位短基线存在误差及定位精度的提高摘要：近年来，我国在城市测量、精密工程测量，变形测量等领域工作中普遍采用了GPS 技术，对测绘数据资料的精度和加快工程的进度起到了不可替代的作用，但是在利用GPS进行定位测量时，也会受到诸多因素的影响，产生定位误差。

本文通过简要分析GPS 测量误差的来源，进而探讨了GPS定位短基线产生误差原因及提高定位精度的措施。

关键词：GPS定位；短基线；误差；精度Abstract: in recent years, our country in the city, precision engineering survey measurement, the measurement of deformation field work is popular in the GPS technology, for surveying and mapping data precision and speed up the progress of the projects have played an indispensable role, but in the use of GPS positioning measurement, is also under the influence of various factors, produce the positioning error. This article through the analysis of GPS measurement error sources, and then discusses the GPS positioning error produces short baseline reason and improve the precision of the measures.Keywords: GPS positioning; The short baseline; Error; precision一、GPS 测量产生误差原因GPS定位测量时影响GPS定位精度的因素主要包括：与GPS 卫星有关的信号误差、卫星星历误差、卫星钟差、卫星信号发射天线相位中心偏差等；与传播途径有关的电离层延迟、对流层延迟、多路径效应；与接收机有关的接收机钟差、接收机天线相位中心偏差、接收机软件和硬件造成的误差、接收机的位置误差、周跳对点位坐标的影响等；以及控制网布设不合理或起算数据利用不合理引起的误差、GPS 控制部分人为或计算机造成的影响、由于GPS 控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差等。

第2章_短基线水声定位系统(SBL)

阵坐标系与船坐标系XY平面平行 YY
只要作坐标平移变换
YY
ZZ Z Z
水听器、基阵坐标系与船坐标系是任意情况
X X
XX
先坐标平移，再旋转，或先旋转再平移
19
2019/12/24
短基线系统有横摇和纵摇的情况
基阵坐标系的测量结果→船坐标系下坐标，并进行摇摆修正（补偿）。
若采用问答机，则容易通过它得到船中心（发射器位置）与应答器的距离，从而得到应答器到各水听器的距离。
16
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H3
各个R值如何确定？
设H4为问答器，则H4 发射并接收，回波时 H4 间为T0，因此，
R 4 cT0 / 2
而H1收到回波的时间
y
为t1，行程为，
R1 R4 ct1
20
2019/12/24
2.4 位置修正
修正算法的推导
方法一：
1) 假定基阵坐标系与船坐标系的坐标轴是平行的，只是两个坐标系的中心点不同。
2) 先考虑二维的情况。设基阵一个平面的坐标系为 X AOAZ A
，测得的海底应答器在此坐标系的
3）第一步进行坐标平移。视在坐标为 X a , Z a 。船的坐标系
所以
R1
ct1
R4
ct1
cT0 2

c(t1

T0 2
)
任意一个
R3 RR44
Ri
cti
cT0 2
c(ti
T0 ) 2
17
H2 P
H1
x
R2
RR11
应答器
T（x，y，z）

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复杂。精度介于长基线和超短基线之间，在船舶或其它平台安装，不可避免载体可但受到载体噪声干扰。
ＳＬＢ
超短基线＜１
定位精度比以上两种差，结构紧凑，以作为一个整体进行安装，可便于选择载体
安装位置。
ＫｙＷｏｒｓｏｔｂｓｌｅｃｕｔｏｉｏｉｇ，ｍｅｓｒｍｅｔａｃｒｃｅｄｓｈｒａｅｉ，ａｏｓｉｐｓｔｎｎｎｃｉａｕｅｎｃｕａｙ
ＣｌｓｍｂｒＵ６６１要区别是定位基元布置在船底，以上的３个
收稿日期：００年ｌ２１２月２１修回日期：０１１７日３，２１年月
作者简介：陈建国，，男工程师，研究方向：舰船导航。邵云生，，男高级工程师，研究方向：舰船导航。彭会斌，，男工程师，研究方向：船导航。舰
水声定位系统主要指的是可用于局部区域精确定位导航的系统，可在局部海域对水下目标进它
一个共同特征就是有多个基元，基元一般为接收器
或应答器，基元间连线称为基线，据基线长度可根
分为长基线系统、短基线系统和超短基线系统。表１列出了水声定位系统根据基线长度的分类及
ＵＳＬＢ
随着海洋开发事业和科学技术的发展，水声定
位系统有越来越广泛的用途，用于水下目标跟可踪、定位、上石油勘探、海海底管道和电缆的铺设定
述了短基线定位系统的基元布置、位解算原理，定
２１年第５０１期
ＡｓｒｃＴｈｓｐｐｒｉｔｏｕｅｈｒｎｉｌ，ｍａｎａｖｎａｅａｄｄｓｄａｔｇｆｔｅｓｏｔｂｓｌｅＳｂｔａｔｉａｅｒｄｃｓｔｅｐｉｃｐｅｎｉｄａｔｇｎｉａｖｎａｅｏｈｈｒａｅｉ（ＢＬ）ｐｓｔｎｎｎｏｉｉｉｇｏｓｓｅ，ｓｍｕａｅｈａｕｅｎｒｏｓｏｉｄｏｈｅ－ｉｎｉｎｌＳＬｐｓｔｎｎｙｔｍ，ａａｙｅｈｏｒｅｏｈｙｔｍｉｌｔｓｔｅｍｅｓｒｍｅｔｅｒｒｆｋｎｆｔｒｅｄｍｅｓｏａＢｏｉｉｉｇｓｓｅａｏｎｌｓｓｔｅｓｕｃｆｔｅｅｒｒ，ｐｅｅｔｏｙｆｐｏｔｇｔｅｍｅｓｒｍｅｔａｃｒｃｆｔｅｓｓｅｒｏｓｒｓｎｓｓｍｅｗａｓｏｒｍｏｉｈａｕｅｎｃｕａｙｏｈｙｔｍ．ｎ
总第２３０期２１０１年第５期
舰船电子工程
ＳｉｅｔｏｉＥｇｎｅｉｇｈｐＥｌｃｒｎｃｎｉｅｒｎ
Ｖｏ．１Ｎｏ５１３．
９０
短基线定系测量精度分析位统
陈建国邵云生彭会斌
上海２１０）０１８（军驻上海地区水声导航系统军事代表室海
摘
要
文章简单介绍了短基线定位系统工作原理的主要优缺点，对某三维短基线定位系统测量误差进行了仿真，对
主要误差来源进行了分析，提出了提高该系统测量精度的一些方法。并
关键词
短基线；水声定位；测量精度
Ｕ６６１６．
中图分类号
ＭｅｓｒｍｅｔＡｃｕａｙＡｎｌｓｓｏｈｒｓｌｅＰｓｔｏｉｇＳｓｅａｕｅｎｃｒｃａｙｉｆＳｏｔＢａｅｉｏｉｉｎｎｙｔｍｎ
并对定位误差进行了仿真分析。
位及维修等；在军事上，在预定海域布放一些基元，可对到达该海域的潜艇进行精确定位，对潜艇惯并导设备进行校准，高潜艇作战效能。本文详细阐提
２短基线定位系统
短基线定位系统（Ｂ）长基线定位系统的ＳＬ与
ＣｈｎＪａｇｏＳａｎｈｎＰｎｕｂｎｅｉｎｕｈｏＹｕｓｅｇｅｇＨｉｉ
（ｌａｙＲｅｒｓｎａｉｅｆｅｏｄｒｔｒＳｕｄ＆ＮａｉａｉｎＳｓｅｉＭｉｔｒｐｅｅｔｔｓＯｆｉｆＵｎｅｗａｅｏｎｉｖｃｖｇｔｙｔｍｎＳＨｅ．Ｓａｇａ２１０）ｏＡｒａｈｎｈｉ０１８
行高精度的定位，对水下载体进行导航；统的并系
定位类型基线长度（ｍ）主要特点长基线１００００￣６０
短基线１５～Ｏ
主要特点。
基元位置简称
表１水声定位系统分类
定位精度较高，在深水使用时数据更新率低，但基元布放、准和回收过程通常在海底ＬＬ校Ｂ