区域海水声速异常模型初步研究

发布时间：2020-04-13 11:03

【摘要】：“十五”期间,在国家863计划支持下,由中国测绘科学研究院和中国船舶重工集团公司成功研制我国第一套水下GPS定位系统。并在“十一五”期间两单位又合作攻关完成了水下多目标高精度定位的关键技术。在此基础上,又提出了适用于水下精密定位的全球海水声速场模型。水声信号是水声定位的基本测量信号,水声传播速度在水下定位系统工作中作为已知数据,因此,如果声速存在误差,将会导致水声距离测量出现误差,定位结果将出现系统误差,甚至导致系统不能定位。同时,海洋声速梯度的存在使得声线发生弯曲,如果不能准确的确定海水声速梯度,就不可能准确的确定声线。因此,海洋声速是实现高精度水下定位的关键问题。由于海水声速存在分层现象,一般的定位都是通过海水的平均声速进行的,如何通过函数拟合出海水的声速模型是能否实现精密定位的关键。本文主要做了以下工作: 1.海水声速模型区域海水声速可以表示成海水温度、盐度、压力的函数,通过建立区域的标准温度模型和插值全球海水表面的盐度得到区域的声速模型,并拟合了盐度的垂直梯度函数。 2.Argo浮标数据的提取目前Argo数据以每年10万个文件的速度增长,如何有效提取海量数据文件信息是比较重要的技术。并通过Argo浮标信息的提取研究了全球海洋表面洋流的流向和流速问题。 3.垂直声速梯度函数拟合利用Argo浮标数据,根据声速经验公式得到海水的实际垂直声速梯度,并对各种声速经验公式进行了比较。利用三次样条对声速梯度进行插值得到插值函数并分析了插值精度。
【图文】：

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密水下 GPS 定位系统（Underwater GPS Positioning System）可以看成基线水下定位系统。这个概念最初是由法国 ACSA 公司提出，通过将PS 定位系统的 GPS 卫星，将水下移动终端类比为 GPS 接收机，从而借统的概念。系统主要由水面 GPS 智能浮标系统（GIB）、水下收发终端、数据处 1.1 为法国 ACSA 公司提供的水下 GPS 系统概念图。GIB 将 GPS 系系统集成在一起，完成卫星定位与水声测量功能，并提供无线电通讯个系统的协同工作。GIB 通过 GPS 直接测量浮标的精密坐标，还需要测量水声信号到达浮标的时间，并通过无线电台，将数据发送到数据有的定位计算工作都由数据处理中心完成[1]。于距离是根据声波传播的时间与声速计算得到，要实现精密的水下定密的时间测量和准确的海水声速。声音在介质中的传播速度与介质的样海水介质的变化将会影响声速的大小。因此，如何准确的确定海水进行水下精密定位的关键。

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立体定位导航系统可以将陆地的 GPS 功能扩展到水下，实现水下精密定位PS 定位系统与传统定位系统相比具有操作便捷、易于安装、无须校准等优点现的较晚，在定位深度上目前还没有达到传统水声定位系统的水平。差分水下 GPS 定位系统工作原理国差分水下 GPS 定位系统[17~22]由 GPS 浮标子系统、数据控制中心、机和数据通讯链路构成。GPS 浮标子系统包括：GPS 卫星星座、差（可选）和 GPS 浮标阵。统的工作原理（如图 2.1）是：利用空间 DGPS 测量技术实时测定 GPS 定位实现不同浮标的时钟同步，进而由四枚以上浮标组成的浮标阵，构成水下定测量基准，由空间 GPS 定位技术测定水面浮标的高精度三维位置。另外，，水发机向各枚浮标发射水声定位信号，浮标接收到水声信号记录信号到达时间达时间及浮标坐标信息通过无线电通讯连路传送到数据控制中心，由数据控水下定位导航收发机的位置，实现水下目标的跟踪、定位和控制。
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P733.2

【参考文献】