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高帧率水下目标轨迹测量方法及软件实现
| 论文题名： | 高帧率水下目标轨迹测量方法及软件实现 |
| 关键词： | 水下目标;高帧率定位;轨迹测量;抗距离模糊;模块化设计 |
| 摘要： | 随着世界各国对海防建设和海洋权益的高度重视，声学定位技术作为水下最为有效的定位导航手段，是国家海洋学科领域的重要组成部分。 本文针对水下目标的高帧率定位问题，研究了水下目标三维轨迹的测量方法，以及确保定位解算有效开展的抗距离模糊方法，并在显控平台的定位解算软件中进行相关算法的实现，使其具备对水下目标进行高帧率三维定位的功能，最后通过电联调和外场试验对软件进行验证。 水下目标水平方向的轨迹测量采用长基线/超短基线组合式声学定位方法，文中先分别对长基线的同步、异步解算和超短基线解算的方法和定位精度进行了分析，再利用最小均方误差原则对多解进行融合以得到更高的定位精度，冗余信息的存在可提高组合定位系统的稳定性，但增加了算法复杂度。垂直方向上采用双脉冲测深方法，考虑到由目标高速运动导致的脉冲展宽或压缩会使接收端与发射端的双脉冲间距有所不同，故采用多普勒修正时延的手段，使深度测量更精准。 为实现对目标的高帧率定位能力，要求系统同步周期很小，由此会带来距离模糊问题。长基线的抗距离模糊方法是确定信号真实传播周期、保障核心定位算法有效实施的关键技术。文中分别对举手表决法、初始位置标示法以及脉冲组合抗模糊法进行了理论分析和仿真验证，并提出了一种基于方位信息的抗模糊方法，抗模糊性能的好坏已经成为评价高帧率定位系统优劣的重要标准。 在定位解算软件的实现过程中，首先确定软件整体结构框架，再采用符合软件功能需求的模块化设计思想，将定位解算软件拆分为功能独立、低耦合度的若干模块。本文着重介绍了脉冲挑选、阵元选择、深度测量、抗距离模糊以及定位解算等模块的设计思想及实现方法，完成了具备高帧率、高精度定位功能的工程软件实现。 为了测试软件性能，分别通过实验室电联调和外场试验对其进行验证，文中对测量结果进行了分析，证明了上述算法的有效性和实用性，以及定位解算软件功能的稳定性与可靠性。 |
| 作者： | 李娜 |
| 专业： | 水声工程 |
| 导师： | 王燕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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