第2章短基线水声定位系统SBL课件.ppt

1、2023-1-312023-1-322023-1-3是安装在船上的发射器和接收器。它以一个频率发出询问信号，并以另一频率接收回答信号。接收频率可以多个，对应于多个应答器，常常只相隔0.5kHz。发射和接收换能器是无指向性的。是置于海底或装在载体上的发射/接收器。它接收问答机的询问信号（或指令），发回另一与接收频率不同的回答信号。收发换能器无指向性的。问答器：先发后收，发射器和接收器可在一起也可分开。应答器：先收后发，发射和接收共用一个换能器。注意：问答器和应答器的区别。注意：问答器和应答器的区别。置于海底或装在水下载体（潜器）上的发射器，它以特定频率不停的发出声脉冲。它是自主工作的。声信标分同

2、步式和非同步式两种。置于海底或装在水下载体（潜器）上的发射器，它由外部硬件（如控制线）的控制信号触发，发出询问信号。问答机或其它水听器接收它的信号。它常用于噪声较强的场合。32023-1-342023-1-3 52023-1-3n采用常规脉冲包络检波和相对到达时间测量方法。采用常规脉冲包络检波和相对到达时间测量方法。n一般在长基线和超短基线系统之间。一般在长基线和超短基线系统之间。n水听器需要安装在载体的不同位置，有些水听器有时不水听器需要安装在载体的不同位置，有些水听器有时不可避免地会处于噪声较大的位置，从而影响定位效果。可避免地会处于噪声较大的位置，从而影响定位效果。62023-1-372

3、023-1-382023-1-3 H3 H1 H2 D1 D2 y x H3 H1 R3 R1 x z x x xxzxtanR1dR1313ctctRRdRxDsin1Xx为沿为沿x轴的轴的两个水听器的两个水听器的信号入射角信号入射角 A EDB C92023-1-3131)(ttdt122)(ttdt111/)(/sinDdtcDdRxxzxtan11/)(Ddtczx22/)(Ddtczyxxsintan102023-1-3112023-1-3122023-1-3),(zyxT),(zyxT132023-1-3xy应答器应答器PR1R2H1H2H3H4R3R4T22221)()(zbya

4、xR22222)()(zbyaxR22223)()(zbyaxR22224)()(zbyaxR(a,-b)(-a,-b)(a,b)(-a,b)142023-1-3axRR42123axRR42224byRR42221byRR42423aRRRRx8)()(22242123bRRRRy8)()(242322212/122211)()(byaxRz2/122222)()(byaxRz2/122233)()(byaxRz2/122244)()(byaxRz44321zzzzz152023-1-3aRRx4)(2123bRRy4)(22213321zzzz162023-1-3xy应答器应答器PR1R2

5、H1H2H3H4R3R4T2/04cTR 141ctRR)2(20101411TtccTctRctR)2(200TtccTctRiii172023-1-3XYZXYZXYZ182023-1-3XYZXYZXYZXYZ192023-1-3202023-1-3)()(00ZZZXXXaaaaPaPavZZXXPMTPXsin)(cos)(00PaPavconZZXXMNONZ)(sin)(00设基阵一个平面的坐标系为设基阵一个平面的坐标系为，测得的海底应答器在此坐标系的，测得的海底应答器在此坐标系的视在坐标为视在坐标为 。船的坐标系。船的坐标系为为 （已转动过的），应答（已转动过的），应答器在此坐

6、标系中的坐标为器在此坐标系中的坐标为 。两个坐标系的偏移量为两个坐标系的偏移量为 。AAAZOXaaZX,AAAZOXaaZX,00,ZX212023-1-3应答器应答器T应答器NQMPZa基阵坐标系下测得应基阵坐标系下测得应答器的位置为答器的位置为aaZX,船坐标系，应答船坐标系，应答器的位置为器的位置为aaZX,两个坐标系两个坐标系的偏移量为的偏移量为 旋转到旋转到XVOZV坐标系坐标系00 ZZZXXXaaaaPaPavZZXXPMTPXsin)(cos)(00PaPavXXconZZMNONZsin)()(00Xa基阵坐标系船坐标系XVYV222023-1-3矩阵表示先平移到船坐标系，

7、然后以矩阵表示先平移到船坐标系，然后以X轴为轴旋转，轴为轴旋转，得到的结果再以得到的结果再以Y轴为轴旋转，便可得到对纵横摇的轴为轴旋转，便可得到对纵横摇的修正结果修正结果。PaPavZZXXPMTPXsin)(cos)(00PaPavconZZXXMNONZ)(sin)(0000cossinsincosZZXXZXaappppvv000cossin0sincos0001cos0sin010sin0cosZZYYXXZYXaaarrrrppppvvv232023-1-3242023-1-3252023-1-3同步信标可承重多芯电缆 水下部分有换能器阵和水下电子舱，舱内含有前置放大器、姿态测量装置

8、。262023-1-3621 ,22222,.,ictdzZyYxXiiiii272023-1-3282023-1-32/)()()()(221212111iiiiiiiiiirrddZzzYyyXxx2222iiiizyxr2222idzZyYxXiii21212121iiiidzZyYxX292023-1-32222222222/)rrdd(Z)zz(Y)yy(X)xx(iiiiiiiiii2/)()()()(221212111iiiiiiiiiirrddZzzYyyXxx2223232333/)rrdd(Z)zz(Y)yy(X)xx(iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii

9、izzyyxxzzyyxxzzyyxx333222111A302023-1-3iiiiiiiiiiiiiiiiiizzyyxxzzyyxxzzyyxx333222111A)(TZYXx 2/)(221232221222221212TiiiiiiiiiiiirrddrrddrrddccA1x312023-1-3cA1x322023-1-322222iiiiictdzZyYxX332023-1-3)(2)(2)(2)(2dctdtcctdzdZzZdydYyYdxdXxXiiiiiiiii6,.,2,1 ,2222ictzZyYxXiiii342023-1-3352023-1-32/)(22323

10、2222222221212Tiiiiiiiiiiiirrddrrddrrddc2/)(222222222LrrLrrLrrDACABAiiiiiiiiiiiiiiiiiizzyyxxzzyyxxzzyyxx333222111ALLL000000cA1xLLLAA/1000/1000/1*1A2222iiiizyxrrDrBrC362023-1-3222222222/1000/1000/121LrrLrrLrrLLLDAcABA22222222221LrrLrrLrrLDAcABA222222)()(21)(21LctctLLrrLXBABA)()(1 )(2)(221BBAABBAABBBAA

11、AdtrdtrLcdctrtrLdtcdctctdtcdctctLdXcA1ZYXxXcXt372023-1-3rArBcrrrrLccrrLcBABABAcX)(1)(122ccBAcrrrLc2)(2rXcLrrBA2/)(BArrr考虑考虑 并且记并且记则有则有dcctrctrLcdctrtrLdXBBAABBAAXc)(1)(1382023-1-3ccBAcrrrLc2)(2rXctLrcrrtLctrtrLcBABBAAtX2)()(222/12222trrrBA)(BBAAdtrdtrLcdX392023-1-3m25.7150020022ccXcrtLrctX3105.12002

12、15002402023-1-3ccr2XctLrctX2412023-1-3iiizyx,jiNjizzyyxxrjijijij i ,.,1,)()()(22222/)1(NNMNNN32/)1(422023-1-3432023-1-3axxMNQ1000cossin0sincosMcossin0sincos0001Ncos0sin010sin0cosQ绕绕Y轴转角轴转角绕绕X轴转角轴转角绕绕Z轴转角轴转角442023-1-3T452023-1-3462023-1-3472023-1-3drdRcTRcTRcT ,cTRr2cTRcTd2反射声反射声482023-1-3drdRcTRcTRcT ,cTRr2cTRcTd2222224 )()(dAVAVdAVrRHHHHRHHR24)(44)(222dAVdcTRcTHHRcT24)(4)(222dAVdcTRcTHHRcT492023-1-324)(44)(222dAVdcTRcTHHRcT24)(4)(222dAVdcTRcTHHRcTddcTR cTRr250