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船載超短基線海上標定方法探析

0 引言

      超短基線水下定位系統(tǒng)在現(xiàn)代海洋測繪中發(fā)揮著重要作用 。 在安裝超短基線定位系統(tǒng)進行水下聲學定位測量過程中,很難保證換能器中心與母船重心之間三坐標軸完全重合, 即存在系統(tǒng)偏差, 它是導致超短基線系統(tǒng)定位出現(xiàn)誤差的一個重要原因,必須對超短基線進行校準 。

      超短基線水下聲學定位系統(tǒng)是根據(jù)聲波在水中傳播的速度往返時間測量距離和同時測量相位差的方法進行定位。 超短基線定位系統(tǒng)一般由聲學測量設備和數(shù) 據(jù)采集處理設備兩大部分組成。 聲學測量設備由安裝在船體的聲學換能器和安裝在水下的聲學應答器組成,聲學換能器發(fā)射聲波信號至應答器,應答器接在收到訊問信號后,發(fā)射區(qū)別于訊問信號的響應信號回換能器,響應信號經(jīng)由通訊電纜傳輸給數(shù)據(jù)采集處理設備,做進一步加工處理和計算,得到應答器相對于換能器的空間位置和深度。

      船載超短基線換能器中,有至少3個單元,應答器安裝在需要定位的目標上, 換 能器測量出到應答器的水平和垂直角度及斜距 。 超短基線的標定工作是確保水下目標精確定位的基礎,選擇正確 的標定方法 ,對提高定位精度及其重要。

l 標定方法

      本文中的標定過程分為淺海安裝偏差校準、 深海定位精度校準和拉距試驗三步,淺海安裝偏差校準是整個標定試驗的基礎, 深海定位精度校準和拉距試驗是驗證超短基線指標的重要環(huán)節(jié)。

1.1 母船噪聲測量
      母船分別以 0 節(jié)、 2 節(jié) 、 3 節(jié) 、 4 節(jié)、 6 節(jié)航速的速度行駛,測量對應條件下的噪聲值, 每種條件下測量20次, 每2s測量記錄一次 。 母船整體噪聲水平在60 dB /√Ⅳz 左右, 到達超短基線作業(yè)需求。 表 1 為各航速條件下測得 的母船噪聲譜級。

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1.2 安裝偏差標定校準試驗

      安裝偏差標定校準試驗在水深1O00m海域進行 。試驗采用母船先順時針跑一個半徑約 l000m 的圓形軌跡, 再以同樣半徑逆時針跑一個圓形軌跡, 最后跑兩條相交直線軌跡, 交叉角度為60° , 如 圖1、 2 所示 。標定試驗結(jié)果表明, 國產(chǎn)某型超短基線數(shù)據(jù)連續(xù)穩(wěn)定,有 效率達95 .4%,定位精度為0.68%斜距 。

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圖 1 校準航跡

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圖 2 校準后定位結(jié)果散點圖

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表 2 校準結(jié)果表格

1.3 定位精度標定校準試驗

      定位精度標 定校準試驗在水深3 000m海域進行 。試驗采用母船分別跑一個半徑約 800m 的圓形軌跡 和半徑為 1800m 的圓形軌跡進行驗證, 分別對應 15  30。的半開 角, 如 圖 3 、 4、 5 所示 。 試驗結(jié)果表 明, 3000m水 深條 件 下 , ~ 15。 開角 時超 短 基線 定位 精 度大 約 為O.4 1%斜距 ; ~30。開角時定位精度為 0.62%斜距 。 國產(chǎn)某型超短基線定位性能穩(wěn) 定, 數(shù)據(jù)有效率到達 9 8 .6%。

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I.4 拉距試驗

完成定位精度測試后 , 母船 以 4 節(jié)左右 的速度遠離聲信標行駛 。 行駛 過程中驗證超短基線 對聲信標 的定位結(jié) 果, 如表 3 所示 。 可發(fā)現(xiàn) , 國產(chǎn)某 型超短基線定位的穩(wěn)定性很 高。 國產(chǎn)某型超短基 線在 開角范 嗣內(nèi)對 目標 具有穩(wěn) 定的定位跟蹤性能 。

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圖 5 電壓諧波控制效 果

5 結(jié)論

      介紹了一種三相 PWM 整流系統(tǒng)控制方案。 利用其諧波抑制特性, 實現(xiàn)了交流側(cè)良好的電磁兼容特性,大大減少了諧波對電網(wǎng)的污染。 結(jié)合某型臥式錨絞組合機進行了一系列電磁兼容性試驗, 結(jié)果表明, 該裝置各項性能均可滿足船舶總體設計要求。 本裝置成功研制將為船舶甲板機械驅(qū)動形式提供更多選擇, 具有重要的工程現(xiàn) 實意義。



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