分布式浮标阵高帧率异步水声定位.pdf

水声定位系统是利用水下声波的传播特性来实现对水下物体定位的技术，广泛应用于海洋开发、海洋科学研究以及水下工程等多个领域。本篇论文主要针对水下高帧率异步水声定位技术展开研究，提出了一种分布式浮标阵高帧率异步水声定位技术，旨在解决水下目标高精度定位导航难题，尤其是针对水下非合作高速运动目标的跟踪与定位。 分布式浮标阵是一种由多个分散浮标组成的水声探测网络，每个浮标都配备声学传感器，通过协同工作来对水下目标进行定位。在这种结构中，浮标的分布对系统的性能有着重要影响，合理的布局可以有效提升定位精度和覆盖范围。 在水声定位中，高帧率意味着可以更频繁地获取目标的位置信息，这对于快速移动的目标来说尤其重要。然而，提高帧率往往伴随着距离模糊和系统复杂度的增加，这对水下定位系统的设计提出了挑战。本研究通过设计组合脉冲串的信号形式来解决这一难题，不仅提高了帧率，还避免了距离模糊的产生，并且没有增加系统的复杂度。 在信号处理方面，文章提出了采用并行多通道自适应陷波器组和并行拷贝相关器组并联的结构，这种结构能有效抑制通道串漏和减少多普勒效应的影响。多普勒效应是水下定位中常见且需要解决的问题，它会导致接收到的声波频率发生变化，进而影响定位精度。通过这种方法，能够保证定位系统在高动态环境中的可靠性。 在实验方面，研究者们通过湖试对提出的分布式浮标阵高帧率异步水声定位技术进行了验证。测试结果显示，定位系统在水平、Y坐标和垂直Z坐标三个方向的测量误差均小于1米，这证明了该技术在水下三维定位上的高效性和准确性。 本研究的关键词包括组合脉冲串、高帧率、异步水声定位、自适应陷波器组、拷贝相关器组等，这些关键词揭示了研究的核心内容和创新点。其中，组合脉冲串用于提高帧率而不引入距离模糊，高帧率意味着能够更频繁地追踪目标，异步水声定位则强调了系统不需要严格的时钟同步就可以完成定位任务。自适应陷波器组和拷贝相关器组则是信号处理结构的关键部分，它们分别用于抑制噪声和增强信号，以提高定位精度。 在文章的作者指出水声信道的带宽窄、信号传播速度慢、界面多途和声线弯曲等诸多不利因素对水下定位精度构成制约。而分布式浮标阵水声定位系统则为水下目标的高精度三维定位提供了可能，尤其是对于高速运动的非合作目标，该技术展现了强大的应用前景。 本研究在水下高帧率异步水声定位领域取得了一系列创新性的成果，为后续研究者提供了宝贵的技术参考和指导。