高精度水下多信标定位跟踪系统研究
[Abstract]:In the construction of ocean engineering, such as artificial reef construction, submarine salvage, submarine pipeline laying, submarine tunnel development, optical cable engineering and marine mineral resource exploration, underwater operation and underwater positioning are required. At present, underwater positioning technology is widely used in offshore and deep sea engineering, and many domestic and foreign manufacturers provide a variety of products. However, for the current products, it is difficult to carry out high-precision positioning and tracking for underwater multi-targets in a small scale, and the low-cost positioning system is still a blank in the research and development and application. Using the modern advanced electronic information technology, it is possible to develop a high-precision water positioning and tracking system suitable for small scale range, which can realize its small size, low energy consumption and low cost. After successful development, the system can be used in monitoring the condition of mariculture net, positioning underwater fish body and laying submarine pipeline. Aiming at the above problems, this paper puts forward the following research work: first, the design and manufacture of low cost and low energy consumption underwater beacons, including hardware and software design; Cheap beacons can be discarded at once, and no subsequent recovery work is needed after the positioning is completed. Second, a high-precision positioning model and algorithm based on 8-channel underwater acoustic data and error correction are proposed. Error correction includes sound velocity error correction and array attitude correction. In this paper, the factors causing positioning errors are discussed in detail and simulated. Thirdly, the designed pseudorandom code set is used to realize underwater multi-target recognition. The best correlation Gold code is chosen as the address code of underwater beacon, and the matching filtering technique is used to complete the signal recognition. Fourthly, an extended empirical orthogonal function is proposed to obtain the sound velocity profile of the whole sea depth quickly, which solves the problem that the traditional empirical orthogonal function (EOF) can not reconstruct the sound velocity profile of the whole sea depth in addition to its higher efficiency. Under the circumstance of simulating the marine environment, we have tested and analyzed the performance of the emissive transducer. The test results meet the requirements of the range of small scale positioning, and the overall production cost of the beacons is less than 100 yuan. At the same time, the system is tested and verified in the laboratory pool environment. The target sound source signal is processed by using the matched filter technology, and the location of the sound source is obtained by combining the high precision localization algorithm. The results of pool test show that the average positioning accuracy of the system is 0.2 m, and the optimum is 0.05 m, which meets the expected requirements.
【学位授予单位】:浙江海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P754
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