超短基線定位系統(tǒng)

USBL（超短基線定位系統(tǒng)）是一種水下定位技術(shù)，被普遍應(yīng)用于海洋石油勘探開(kāi)發(fā)、海洋打撈等海洋生產(chǎn)開(kāi)發(fā)方面，主要用于確定ROV、AUV、潛水員、水下其他載體的水下位置。

超短基線定位系統(tǒng)由發(fā)射換能器、應(yīng)答器、接收基陣組成。發(fā)射換能器和接收基陣安裝在船上，應(yīng)答器固定在水下的載體上。發(fā)射換能器發(fā)出一個(gè)聲脈沖，應(yīng)答器收到后，回發(fā)聲脈沖，接收基陣收到后，測(cè)量出X、Y兩個(gè)方向的相位差，并根據(jù)聲波的到達(dá)時(shí)間計(jì)算出水下裝置到基陣的距離R，從而計(jì)算得到水下探測(cè)器在平面坐標(biāo)上的位置和水下探測(cè)器的深度。

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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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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(guò)測(cè)定聲單元的相位差來(lái)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(guò)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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