布站几何对深海时差定位精度分布特性的影响

• 作者: 张旭 李智生 董楠 邱仁贵
• 来源期刊: 水下无人系统学报
• 关键词: 水声定位 精度分布 布站几何 多基站 覆盖特性 深海
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 139-148
• 页数: 10页
• 分类号: TB566|TJ630.33
• 语种: 中文
• DOI: 10.11993/j.issn.2096-3920.2020.02.004

摘要

为在深海较大区域实现海上无源目标的可靠水声定位,测量设计中需对预选布站几何条件下的精度和覆盖特性进行有效估计.针对这一问题,提出一种适用于多基站时差交会水声定位体制的精度分布特性仿真分析方法.以北太平洋中部海区的环境条件构设仿真场景,采用BELLHOP高斯束射线模型计算声场,应用Monte-Carlo方法迭加主要随机误差并传递到定位结果,通过网格化和大子样计算分别得出4基站、5基站和6基站3类典型几何构型的均方根误差(RMSE)空间分布.分析表明,在会聚区声信道条件下利用直达波与一次海底反射波进行定位性能有明显差异,前者精度相对较高,后者覆盖范围相对较大.直达波定位精度由阵中心区域向阵边缘区域逐渐减小,而一次海底反射波定位则在阵中心数千米区域出现一个精度下降区.在处于顶角位置的基站失效或位于中心位置的基站偏移2种情况下,RMSE呈非对称分布,仅在密集交会的局部区域有相对较高的精度,不能保证对全海区有效覆盖.与以往的研究相比,提出的方法满足深海条件下布站几何对精度分布和覆盖特性影响的评估与分析需求,可为测量系统的设计与应用提供参考.