超短基線定位系統(tǒng)工作原理

超短基線定位系統(tǒng)工作原理就是在水下被定位的目標(biāo)上，安裝聲信標(biāo)，水上的船體安裝超短基線基陣，聲信標(biāo)發(fā)出聲信號(hào)，超短基線系統(tǒng)接收到信號(hào)后測(cè)算出目標(biāo)的方位及距離。以“蛟龍”號(hào)為例，當(dāng)其身處海底時(shí)，在水下每8秒向母船發(fā)出一次聲學(xué)信號(hào)，信號(hào)到達(dá)母船上的超短基線定位系統(tǒng)各接收傳感器時(shí)會(huì)有先后順序。利用這種時(shí)延差，超短基線系統(tǒng)就能計(jì)算出“蛟龍”號(hào)的具體位置、所處的深度以及與母船的距離。

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聲學(xué)定位系統(tǒng)

聲學(xué)定位系統(tǒng)是在19世紀(jì)60年代被開發(fā)出來用于支持水下調(diào)查研究的。它能夠在有限區(qū)域內(nèi)提供非常準(zhǔn)確的位置信息。在潛水員水下作業(yè)、海洋探測(cè)等工作中扮演著重要的角色。在聲學(xué)定位系統(tǒng)中，有3種主要的技術(shù)：長(zhǎng)基線定位（LBL），短基線定位（SBL），和超短基線定位（SSBL/USBL）。

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超短基線(SSBL/USBL)

超短基線的所有聲單元（≥3）安裝在一個(gè)收發(fā)器中，組成聲基陣，聲單元之間的相互位置測(cè)定，組成聲基陣坐標(biāo)系，聲基陣坐標(biāo)系與船的坐標(biāo)系之間的關(guān)系要在安裝時(shí)測(cè)定，包括位置（X、Y、Z偏差）和姿態(tài)（聲基陣的安裝偏差角度：橫搖、縱搖和水平旋轉(zhuǎn)）。系統(tǒng)通過測(cè)定聲單元的相位差來確定換能器到目標(biāo)的方位（垂直和水平角度）；換能器與目標(biāo)的距離通過測(cè)定聲波傳播的時(shí)間，再用聲速剖面修正波束線，確定距離。以上參數(shù)的測(cè)定中，距離的測(cè)定受聲速的影響特別大。另外垂直角的測(cè)量尤為重要，直接影響定位精度，所以多數(shù)超短基線定位系統(tǒng)建議在應(yīng)答器中安裝深度傳感器，借以提高垂直角的測(cè)量精度。超短基線定位系統(tǒng)要測(cè)量目標(biāo)的位置（地理坐標(biāo)），必須知道聲基陣的位置、姿態(tài)以及船艏向，這可以由GPS、運(yùn)動(dòng)傳感器和電羅經(jīng)提供。系統(tǒng)的工作方式是距離和角度測(cè)量。

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超短基線聲學(xué)定位系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

長(zhǎng)基線定位(LBL)的定位精度高，但是水底布設(shè)高1精度定位已知點(diǎn)的施工難度大且費(fèi)用較高，一般使用在石油平臺(tái)監(jiān)測(cè)、水下考古打撈等需要高1精度定位的工程。

短基線定位（SBL)需要對(duì)船體進(jìn)行改造，才能放置換能器基陣，對(duì)船只的要求使短基線的應(yīng)用受一定的限制。

相比長(zhǎng)基線定位(LBL)和短基線定位(SBL)，超短基線聲學(xué)定位系統(tǒng)(USBL)的優(yōu)勢(shì)是很明顯的：只需要在船舶上安裝一個(gè)換能器及其聲基陣，就可以提供高1精度的聲學(xué)定位，并與GPS/INS定位技術(shù)相結(jié)合，即可實(shí)現(xiàn)相對(duì)定位與定位的轉(zhuǎn)換，直接為定位目標(biāo)提供高1精度、高可靠性的大地經(jīng)緯度坐標(biāo)

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