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高精度水声定位技术的发展现状及关键问题

长春工程学院学报（自然科学版） 2021年第2期22卷 40-45页

作者：阳凡林辛明真姜放朱伟刚山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 自然资源部海洋测绘重点实验室山东青岛266590 长春工程学院长春130021

随着海洋开发活动的深入,海洋定位与导航的需求从水面以上转变为水上、水下的全部海洋空间。尽管全球导航卫星系统极大地推动了大地测量与导航定位领域的全新发展,但电磁波在水体中快速衰减的特性使其无法直接用于水下目标的定位与导航... 详细信息

随着海洋开发活动的深入,海洋定位与导航的需求从水面以上转变为水上、水下的全部海洋空间。尽管全球导航卫星系统极大地推动了大地测量与导航定位领域的全新发展,但电磁波在水体中快速衰减的特性使其无法直接用于水下目标的定位与导航。声波在海水中具有良好的传播特性使得水声定位技术被广泛研究,不仅研发出了多种民用领域常用的水声定位系统,水声定位技术也成为构建海洋大地测量基准的核心技术之一。在分析总结水声定位技术方法和理论体系发展现状的基础上,对高精度水声定位技术发展的若干关键问题进行了探讨和展望。

关键词：水声定位海洋大地测量基准声线跟踪收发分置三维声速场

相控阵超声检测系统特性评价的具体要求(续)

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中国特种设备安全 2011年第9期27卷 27-32页

作者：李衍无锡市锅炉压力容器学会无损检测专委会

5相控阵参数和数据显示的计算机控制评价5．1概述1）原理：相控阵的超声声束控制是基于费尔马原理，即声传播遵循时间最短的行程。此原理可用于相控阵探头阵元发射的超声波前传播声程的声线跟踪，

关键词：超声检测系统相控阵探头特性评价计算机控制数据显示声线跟踪声传播原理

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复杂场景中的多重声反射跟踪算法研究

电声技术 2009年第11期33卷 45-47页

作者：王海涛曾向阳西北工业大学环境工程研究所陕西西安710072

为研究复杂场景中的声场模拟方法,在经典声线跟踪算法基础上,发展了一种适用于房间形状任意、存在声障碍物条件,能考虑散射、衍射的多重声反射跟踪算法,实验结果表明该算法对常用声学指标具有较高的计算精度。

关键词：声线跟踪复杂场景散射衍射声障碍物

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顾及海底地形坡度的应答器互测距能力估计

海洋测绘 2019年第4期39卷 10-13页

作者：孙文舟刘强殷晓冬刘聚海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018 91937部队浙江舟山316000

研究了在海底声速梯度为正的情况下,应答器最大互测距距离的计算方法。对于平坦地形,直接基于声线跟踪的原理计算;对于倾斜地形,首先将实际声线轨迹近似为圆弧,然后利用牛顿法迭代计算初始掠射角,进一步得到两应答器间的水平距离。仿真... 详细信息

研究了在海底声速梯度为正的情况下,应答器最大互测距距离的计算方法。对于平坦地形,直接基于声线跟踪的原理计算;对于倾斜地形,首先将实际声线轨迹近似为圆弧,然后利用牛顿法迭代计算初始掠射角,进一步得到两应答器间的水平距离。仿真实验结果表明,应答器的架设高度越高,最大互测距距离越远;同样架设高度,坡度越大的地形互测距距离越短。

关键词：声线跟踪声线轨迹应答器互测距牛顿法海底控制点

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多波束测量声速剖面采样间隔优化选取

海洋测绘 2017年第4期37卷 47-50页

作者：熊传梁李建军晏新村刘晟 91650部队广东广州510320

针对多波束测量声速剖面采样间隔合理选取问题,首先介绍了常声速分层声线跟踪法与常梯度分层声线跟踪法基本原理及实现方式,其次基于两种声线跟踪方法分析了声速剖面采样间隔对多波束测深的影响规律,并利用三次样条插值法对声速剖面进... 详细信息

针对多波束测量声速剖面采样间隔合理选取问题,首先介绍了常声速分层声线跟踪法与常梯度分层声线跟踪法基本原理及实现方式,其次基于两种声线跟踪方法分析了声速剖面采样间隔对多波束测深的影响规律,并利用三次样条插值法对声速剖面进行了层化处理以获取不同采样间隔声剖数据,最后结合限差要求,对采样间隔进行了优化选取,实验结果表明,常声速分层声线跟踪法较常梯度分层声线跟踪法对声剖采样间隔更为敏感,在给定限差范围内合理确定采样间隔,既能保证测量的精度又能提高算法运行效率,分析结果对多波束测深数据采集质量的实时监控和实时声线跟踪具有一定指导作用。

关键词：水深测量多波束测深声速剖面采样间隔声线跟踪

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一种等效声速梯度的迭代计算方法

海洋测绘 2015年第5期35卷 28-31,42页

作者：辛明真阳凡林闫循鹏卜宪海山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 海岛(礁)测绘技术国家测绘地理信息局重点实验室山东青岛266590 山东省高校海洋测绘重点实验室山东青岛266590

等效声速剖面法将实际复杂的声速剖面用一个简单的声速剖面等效替代,在声线跟踪时可以提高计算效率。但在多波束测深系统归位计算中,由于地形的起伏,对每ping各个波束使用单一的等效声速剖面会影响计算精度。通过仿真实验分析了地形起... 详细信息

等效声速剖面法将实际复杂的声速剖面用一个简单的声速剖面等效替代,在声线跟踪时可以提高计算效率。但在多波束测深系统归位计算中,由于地形的起伏,对每ping各个波束使用单一的等效声速剖面会影响计算精度。通过仿真实验分析了地形起伏对等效声速剖面法计算精度的影响,提出了一种等效声速迭代算法,通过实验发现,相比于常梯度声线跟踪算法,迭代算法可达到同等精度水平,并有更高的计算效率。

关键词：等效声速迭代算法等效声速剖面法声线跟踪声速改正声线折射多波束测深系统

相控阵超声检测系统特性评价的具体要求(二)

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无损探伤 2011年第2期35卷 22-26页

作者：李衍无锡市锅炉压力容器学会无损检测专委会江苏无锡214026

（接上期）5相控阵参数和数据显示的计算机控制评价5.1概述（1）原理：相控阵的超声声束控制是基于费尔马原理,即声传播遵循时间最短的行程。此原理可用于相控阵探头阵元发射的超声波前传播声程的声线跟踪,以计算出使声束对准特定位置... 详细信息

（接上期）5相控阵参数和数据显示的计算机控制评价5.1概述（1）原理：相控阵的超声声束控制是基于费尔马原理,即声传播遵循时间最短的行程。此原理可用于相控阵探头阵元发射的超声波前传播声程的声线跟踪,以计算出使声束对准特定位置时定时电子设备所需要的延迟时间。利用费尔马原理,输入材料声速,就可算出折射角和焦点位置。

关键词：超声检测系统相控阵探头特性评价计算机控制延迟时间焦点位置数据显示声线跟踪

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用于AUV定位的等效声速剖面改进算法研究

海洋测绘 2017年第3期37卷 40-44页

作者：孙文舟殷晓冬李树军孟凡军海军大连舰艇学院海洋测绘系辽宁大连116018

以自主式水下机器人为载体,搭载多种测量设备的深海工程作业的方式,目前已经得到了广泛的应用。而基于AUV完成各类水下任务的前提是能否精确的进行定位,传统的声学定位方法因过于依赖声速剖面而导致定位精度不高且造成实际操作过程复杂... 详细信息

以自主式水下机器人为载体,搭载多种测量设备的深海工程作业的方式,目前已经得到了广泛的应用。而基于AUV完成各类水下任务的前提是能否精确的进行定位,传统的声学定位方法因过于依赖声速剖面而导致定位精度不高且造成实际操作过程复杂化,在各种声线改进的方法中,等效声速剖面法的计算过程较为简单,且对实际声速剖面的依赖程度较低,然而最大的问题是相对面积误差的求解过于复杂。结合AUV自身特点,提出了超短基线与等效声速剖面法相结合的水下AUV定位方法,并改进了等效声速剖面法。实验结果表明,改进后的方法计算精度得到提高且相对面积误差的求解更加简单,另外也改进了原始方法误差随水深及掠射角变化而增加的问题,具有良好的工程应用价值。

关键词： AUV定位声线跟踪超短基线等效声速剖面法最小二乘法相对面积误差

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内波对多波束测深影响仿真研究

海洋测绘 2018年第3期38卷 17-20页

作者：朱小辰许正君占祥生韩政 91650部队广东广州510000

为了研究内波对多波束测深的影响,通过对内波建模,分别对四个区间的声线跟踪情况进行了研究分析。在此基础上,推导了针对曲线型梯度结构的声线跟踪模型,并根据该模型进行了仿真分析。仿真简单模拟了采用常梯度声线跟踪模型对曲线型梯度... 详细信息

为了研究内波对多波束测深的影响,通过对内波建模,分别对四个区间的声线跟踪情况进行了研究分析。在此基础上,推导了针对曲线型梯度结构的声线跟踪模型,并根据该模型进行了仿真分析。仿真简单模拟了采用常梯度声线跟踪模型对曲线型梯度结构声速剖面进行声速改正的声线跟踪过程。采用仿真数据绘制了声线跟踪前后的声线示意图,并对归算前后的波束脚印位置进行了比较分析。仿真结果说明内波会给多波束的边缘波束带来大量尖峰状的浅点,而这些浅点难以用传统的声速改正模型消除。推导的针对曲线型梯度结构的声线跟踪模型可为内波的进一步研究提供理论依据,最后对未来的研究进行了展望。

关键词：多波束测深内波声线跟踪脚印位置计算声速改正