深水应答器定位、导航技术研究

　　1水声定位技术

　　1.1水声定位技术的分类

　　水声定位导航是依赖于声学的方法，以已知坐标的海底应答器位置作为参考，确定水下航行的潜器的位置。水声定位技术是其核心，也是解决我国大洋和浅海资源勘探、开发的关键技术。水声定位技术通常采用声基线的距离或激发的声学单元的距离来对声学定位系统进行分类，表1所示为目前应用的主要三类声学定位系统。

　　1.2水声定位技术分类示意图

　　1.3声学定位系统使用的频率

　　通常声学定位系统的频率选择是根据使用的范围和要求的精度来确定，但是声学界就精度与频率的关系还在研究，一般情况系频率越高精度就越高。如表2 所示声学定位系统的频率和作用距离的关系。

　　1.4水声定位系统优缺点分析

　　2深海水声应答器定位导航技术

　　当航行于水下的潜器能够确定与已知坐标的海底应答器的相对位置时，可以利用该应答器为潜器进行水下导航。当潜器上安装有超短基线定位系统时，仅需单只海底应答器就可以对潜器进行定位导航。而当布放多只应答器时，可采用长基线定位导航的工作方式，此时仅要求潜器上的换能器有测距能力。

　　如果能够将两种定位导航系统相结合，得到长/超短基线(L/USBL)组合导航方法，那么可得到冗余的导航信息，提高导航精度，增加系统的可靠性。

　　单应答器水声导航基本原理与分类比较:

　　在海底应答器绝对位置的到标校的前提下，水下潜器只需测得与应答器之间的相对位置关系即可实现自主导航。

　　1) 导航原理公式式表示:Xs=XT+Xrg

　　式中:

　　Xs—潜器的大地坐标;

　　XT—事先校准得到的海底应答器大地坐标;

　　Xrg—大地坐标下潜器相对于应答器的坐标。

　　从上式可以看出，单海底应答器水声定位导航包括两项关键技术：海底应答器绝对位置的精确校准和高精度水声定位技术。高精度的水声定位可由超短基线定位系统实现。

　　2) 单应答器水声导航的分类

　　根据系统的工作方式，单应答器定位导航可以分为距离方位法定位导航、纯距离定位导航和纯方位定位导航3种。

　　距离方位法导航：是指潜器上超短基线与单只海底应答器进行单次问答，同时测定相对的距离和方位，解算出潜器位置;纯距离定位导航：是指潜器上超短基线(也可是简单的收发合置换能器)与在多点与单只海底应答器多次问答，同时测定这些的相对坐标，解算出潜器位置;