移动平台超短基线阵实现水下目标高精度定位

作     者：南德 李朝晖 NAN De;LI Zhaohui

作者机构：北京大学电子学系 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2019年第44卷第4期

页      面：534-544页

核心收录：

学科分类：1002[医学-临床医学] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 0702[理学-物理学] 

基　　金：(17-H863-04-ZT00303102)资助 

主　　题：高精度定位 移动平台 水下目标 自主式水下航行器 轨迹优化 线阵 快速收敛 定位方法 

摘      要：针对自主式水下航行器如AUV(Autonomous Underwater Vehicle)等水下移动平台,提出了一种超短基线多元阵的快速收敛的高精度声定位方法。通过对比超短基线多元阵定位误差的克拉美罗下界,对阵型结构和阵元数目进行了优化,确定优化的阵列为9元立方阵;融合移动平台行进过程中的多次定位结果,进一步降低定位误差;并利用梯度下降法实现平台轨迹优化,使得系统最快收敛到需要的定位精度。仿真结果表明,在1000 m距离内,利用优化轨迹可以将定位均方根误差快速收敛至预设的0.2%以内.此外,对于海试实验采集数据的目标定位结果显示,对距基阵约700 m及400 m的目标,5元阵定位标准差相较4元阵缩小了约2 m及1 m,验证了多元阵定位方法在实际海洋环境中的有效性.