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基于四元阵的超短基线便携式定位设备定向算法分析

郭晓明 田甜

郭晓明, 田甜. 基于四元阵的超短基线便携式定位设备定向算法分析[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(6): 1-7 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0006
引用本文: 郭晓明, 田甜. 基于四元阵的超短基线便携式定位设备定向算法分析[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(6): 1-7 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0006
GUO Xiao-ming, TIAN Tian. Ultra short baseline direction-finding algorithm analysis based on quaternion stereo array for portable positioning equipment[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0006
Citation: GUO Xiao-ming, TIAN Tian. Ultra short baseline direction-finding algorithm analysis based on quaternion stereo array for portable positioning equipment[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0006

基于四元阵的超短基线便携式定位设备定向算法分析

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0006
详细信息
  • 中图分类号: TJ630.33; U666.75; P733.24

Ultra short baseline direction-finding algorithm analysis based on quaternion stereo array for portable positioning equipment

  • 摘要: 超短基线定位技术作为水下定位主流技术之一, 因其设备尺寸较小, 便于安装的特点, 目前广泛应用于各类舰船定位。针对日益增长的潜水员水下协同作业应用需求, 在传统超短基线定位技术基础上, 设计适用于潜水员水下作业的、基于微型超短基线正四面体接收基阵的水下定位测向技术方案, 针对其测向能力, 特别是多径等复杂水声信道特性、接收基阵不同阵元之间存在的常规手段难以校准的相位差、潜水员水下作业姿态变化不平稳等潜水员水下作业便携应用带来的影响测向精度的因素展开仿真分析。仿真结果表明, 该定位测向技术方案具备实际可行性, 可满足潜水员水下协同作业时获取相互位置信息的应用需求。

     

  • 图  1  正四面体接收基阵坐标系示意图

    Figure  1.  schematic diagram of coordinate system of regular tetrahedral receiving array

    图  2  目标声源位置示意图

    Figure  2.  schematic diagramm of target source location

    图  4  测量方位和实际方位偏差

    Figure  4.  deviation between simulated angle and actual angle

    图  3  坐标变换示意图图例

    Figure  3.  coordinate transformation

    图  5  多径下的仿真测量结果和实际角度的偏差

    Figure  5.  deviation between simulation results and actual angle under multipath

    图  6  测量方位和实际方位的偏差

    Figure  6.  deviation between simulation angle and actual angle

    图  7  坐标系变换导致目标方位偏差

    Figure  7.  target azimuth deviation caused by coordinate system transformation

    图  8  姿态补偿校准后的偏差

    Figure  8.  deviation after compensation calibration

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