区域水下定位算法与显控终端设计
文献类型:学位论文
作者 | 赵强 |
答辩日期 | 2021-12 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 中国科学院声学研究所 |
导师 | 徐文研究员 ; 沈斌坚研究员 |
关键词 | 水下声学定位 显控终端 声速修正算法 定位算法 |
学位名称 | 工程硕士 |
学位专业 | 电子与通信工程 |
英文摘要 | 近年来,世界各国加大了海洋发展战略的重视力度,大力支持海洋装备研发 与应用相关行业。在这样的时代背景下,我国也适时提出了建设海洋强国的战略 目标,在海洋基础科学研究、海洋装备制造等领域均有较大投入。海洋科考作业、 海洋工程项目建设以及水下搜救支援等任务的完成都依赖于高精度的水下定位 技术,而采用声学手段的水下目标定位方法是其中最重要的技术。 本文主要研究区域水下声学定位系统的算法与显控终端实现技术。 首先,研究基于声速修正和球面交汇定位模型的水下定位技术,在实际湖试 中进行了验证。在介绍区域水下定位系统和分析水声学基本知识和射线声学的基 本原理基础上,详细阐述了实时声速修正算法和球面交汇定位模型算法的设计。 声速修正算法,采用传统的有效声速表法的求解思路,将求解对象设定为初始掠 射角而不是有效声速,首先通过输入定位深度和声信号到达时间,得到初始掠射 角的取值范围,然后将该范围值带入二分迭代实时修正算法中得到海底信标的初 始掠射角,最终求得海底信标与定位目标之间的距离。球面交汇定位模型算法方 面,主要是结合声速修正算法的距离求解结果,进行最终的定位目标解算,并将 直角坐标信息换算为经纬度信息。这两个算法构成了显控终端的数据解算模块。 其次,在上位机设计显控终端的数据接收与处理方法,实现定位信息的可视 化展示。显控终端负责实时定位数据解算显示和区域水下定位系统状态监控,如 数据的存取、定位目标位置的解算和显示、区域水下声学定位系统的状态显示、 命令参数的下达等。本文在调研其他定位软件的基础上,以面向对象的设计思想, 采用统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)进行软件设计,利用开 发工具 VS(Visual Studio)和编程语言 C#进行开发,可以得到一个能为区域水 下声学定位系统提供可靠服务并且可进行功能扩展的显控终端。 经千岛湖和南海实验,显控终端实现了预定的功能。对实验数据进行声速修 正计算,计算效率高,可以实现实时声速修正和定位解算,定位精度达到系统设 计要求。论文工作对同类软件的设计开发和算法设计具有重要的借鉴意义。 |
语种 | 中文 |
URL标识 | 查看原文 |
源URL | [http://ir.idsse.ac.cn/handle/183446/10790] |
专题 | 研究生部 深海工程技术部_深海信息技术研究室 |
作者单位 | 中国科学院大学 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵强. 区域水下定位算法与显控终端设计[D]. 中国科学院声学研究所. 中国科学院大学. 2021. |
入库方式: OAI收割
来源:深海科学与工程研究所
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