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船載超短基線海上標(biāo)定方法探析

0 引言

      超短基線水下定位系統(tǒng)在現(xiàn)代海洋測繪中發(fā)揮著重要作用 。 在安裝超短基線定位系統(tǒng)進(jìn)行水下聲學(xué)定位測量過程中,很難保證換能器中心與母船重心之間三坐標(biāo)軸完全重合, 即存在系統(tǒng)偏差, 它是導(dǎo)致超短基線系統(tǒng)定位出現(xiàn)誤差的一個(gè)重要原因,必須對(duì)超短基線進(jìn)行校準(zhǔn) 。

      超短基線水下聲學(xué)定位系統(tǒng)是根據(jù)聲波在水中傳播的速度往返時(shí)間測量距離和同時(shí)測量相位差的方法進(jìn)行定位。 超短基線定位系統(tǒng)一般由聲學(xué)測量設(shè)備和數(shù) 據(jù)采集處理設(shè)備兩大部分組成。 聲學(xué)測量設(shè)備由安裝在船體的聲學(xué)換能器和安裝在水下的聲學(xué)應(yīng)答器組成,聲學(xué)換能器發(fā)射聲波信號(hào)至應(yīng)答器,應(yīng)答器接在收到訊問信號(hào)后,發(fā)射區(qū)別于訊問信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)回?fù)Q能器,響應(yīng)信號(hào)經(jīng)由通訊電纜傳輸給數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備,做進(jìn)一步加工處理和計(jì)算,得到應(yīng)答器相對(duì)于換能器的空間位置和深度。

      船載超短基線換能器中,有至少3個(gè)單元,應(yīng)答器安裝在需要定位的目標(biāo)上, 換 能器測量出到應(yīng)答器的水平和垂直角度及斜距 。 超短基線的標(biāo)定工作是確保水下目標(biāo)精確定位的基礎(chǔ),選擇正確 的標(biāo)定方法 ,對(duì)提高定位精度及其重要。

l 標(biāo)定方法

      本文中的標(biāo)定過程分為淺海安裝偏差校準(zhǔn)、 深海定位精度校準(zhǔn)和拉距試驗(yàn)三步,淺海安裝偏差校準(zhǔn)是整個(gè)標(biāo)定試驗(yàn)的基礎(chǔ), 深海定位精度校準(zhǔn)和拉距試驗(yàn)是驗(yàn)證超短基線指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。

1.1 母船噪聲測量
      母船分別以 0 節(jié)、 2 節(jié) 、 3 節(jié) 、 4 節(jié)、 6 節(jié)航速的速度行駛,測量對(duì)應(yīng)條件下的噪聲值, 每種條件下測量20次, 每2s測量記錄一次 。 母船整體噪聲水平在60 dB /√Ⅳz 左右, 到達(dá)超短基線作業(yè)需求。 表 1 為各航速條件下測得 的母船噪聲譜級(jí)。

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1.2 安裝偏差標(biāo)定校準(zhǔn)試驗(yàn)

      安裝偏差標(biāo)定校準(zhǔn)試驗(yàn)在水深1O00m海域進(jìn)行 。試驗(yàn)采用母船先順時(shí)針跑一個(gè)半徑約 l000m 的圓形軌跡, 再以同樣半徑逆時(shí)針跑一個(gè)圓形軌跡, 最后跑兩條相交直線軌跡, 交叉角度為60° , 如 圖1、 2 所示 。標(biāo)定試驗(yàn)結(jié)果表明, 國產(chǎn)某型超短基線數(shù)據(jù)連續(xù)穩(wěn)定,有 效率達(dá)95 .4%,定位精度為0.68%斜距 。

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圖 1 校準(zhǔn)航跡

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圖 2 校準(zhǔn)后定位結(jié)果散點(diǎn)圖

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表 2 校準(zhǔn)結(jié)果表格

1.3 定位精度標(biāo)定校準(zhǔn)試驗(yàn)

      定位精度標(biāo) 定校準(zhǔn)試驗(yàn)在水深3 000m海域進(jìn)行 。試驗(yàn)采用母船分別跑一個(gè)半徑約 800m 的圓形軌跡 和半徑為 1800m 的圓形軌跡進(jìn)行驗(yàn)證, 分別對(duì)應(yīng) 15  30。的半開 角, 如 圖 3 、 4、 5 所示 。 試驗(yàn)結(jié)果表 明, 3000m水 深條 件 下 , ~ 15。 開角 時(shí)超 短 基線 定位 精 度大 約 為O.4 1%斜距 ; ~30。開角時(shí)定位精度為 0.62%斜距 。 國產(chǎn)某型超短基線定位性能穩(wěn) 定, 數(shù)據(jù)有效率到達(dá) 9 8 .6%。

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I.4 拉距試驗(yàn)

完成定位精度測試后 , 母船 以 4 節(jié)左右 的速度遠(yuǎn)離聲信標(biāo)行駛 。 行駛 過程中驗(yàn)證超短基線 對(duì)聲信標(biāo) 的定位結(jié) 果, 如表 3 所示 。 可發(fā)現(xiàn) , 國產(chǎn)某 型超短基線定位的穩(wěn)定性很 高。 國產(chǎn)某型超短基 線在 開角范 嗣內(nèi)對(duì) 目標(biāo) 具有穩(wěn) 定的定位跟蹤性能 。

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圖 5 電壓諧波控制效 果

5 結(jié)論

      介紹了一種三相 PWM 整流系統(tǒng)控制方案。 利用其諧波抑制特性, 實(shí)現(xiàn)了交流側(cè)良好的電磁兼容特性,大大減少了諧波對(duì)電網(wǎng)的污染。 結(jié)合某型臥式錨絞組合機(jī)進(jìn)行了一系列電磁兼容性試驗(yàn), 結(jié)果表明, 該裝置各項(xiàng)性能均可滿足船舶總體設(shè)計(jì)要求。 本裝置成功研制將為船舶甲板機(jī)械驅(qū)動(dòng)形式提供更多選擇, 具有重要的工程現(xiàn) 實(shí)意義。



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