复制成功
  • 图案背景
  • 纯色背景
  •   |  注册
  • /
  • 批注本地保存成功,开通会员云端永久保存 去开通
  • 基于斜距测量的浮标位置计算方法研究

    下载积分:2000

    内容提示: 基于斜距测量的浮标位置计算方法研究 张欣等2003年 6月第 34卷第 2期 (总第 111期)⋅ 17 ⋅基于斜距测量的浮标位置计算方法研究张 欣2 , 1杨日杰1烟台 264001赵犁丰22. 中国海洋大学1. 海军航空工程学院电子工程系青岛 266002[摘 要] 法建立了相应的数学模型和仿真算法文中所建算法的正确性[关键词] 航空搜潜[中图分类号] TB566 [文献标识码] A [文章编号] 1006-141X(2003)02-0017-05根据航空搜潜浮标与飞机的相对距离和方位采用最小二乘法分析了计算浮标位置的原理方仿真分析了方位估计值对计算浮标位置收敛速度的影响同时验证了浮标位置方位角...

    亚博足球app下载格式:PDF| 浏览次数:12| 上传日期:2015-06-01 18:42:24| 亚博足球app下载星级:
    基于斜距测量的浮标位置计算方法研究 张欣等2003年 6月第 34卷第 2期 (总第 111期)⋅ 17 ⋅基于斜距测量的浮标位置计算方法研究张 欣2 , 1杨日杰1烟台 264001赵犁丰22. 中国海洋大学1. 海军航空工程学院电子工程系青岛 266002[摘 要] 法建立了相应的数学模型和仿真算法文中所建算法的正确性[关键词] 航空搜潜[中图分类号] TB566 [文献标识码] A [文章编号] 1006-141X(2003)02-0017-05根据航空搜潜浮标与飞机的相对距离和方位采用最小二乘法分析了计算浮标位置的原理方仿真分析了方位估计值对计算浮标位置收敛速度的影响同时验证了浮标位置方位角收敛速度Research of Buoy Position Calculation Method Based onSlanting Distance MeasurementZHANG Xin2 , 1YANG Ri-jie1ZHAO Li-feng2(1. Department of Electronic Engineering, Naval Aviation Engineering Institute, Yantai 264001, China;2. China Ocean University, Qingdao 266002, China)Abstract: mathematical model, adopting least squares method, and simulation algorithm for calculating the buoy position areestablished in this paper. The simulation results show the estimated azimuth’s influence on the convergence speed ofcalculating buoy position, and indicate the validity of the algorithm.Key words: airborne searching submarinebuoy positionAccording to the relative distance and orientation between airborne anti-submarine buoy and airplane, theazimuth angleconvergence speed1 引言航空反潜在未来海战中占有重要地位反潜包括搜潜和攻潜两个过程声纳浮标等航空搜潜装备实现对目标的搜索别和定位由于声纳浮标具有隐蔽性强积对目标搜索搜索速度快长价格低等优点故使其成为一种重要的获取水下目标信息的设备在利用浮标进行水下监测过程中飞机将浮标以不同的阵形布放在水里目标信息通过无线电方式发送到机上浮标信息处理航空搜潜就是利用吊放识便于大面对水下目标监测时间将水下系统估等因是随机变化的期进行更新已成为必须进行研究的一项内容根据实际需要对确定浮标在海水中相对于飞机的位置及位置误差进行了分析研究用最小二乘法分析浮标位置离和方位对浮标定位的影响浮标位置计算收敛速度的影响等用于信息的分析判断在浮标工作其间使浮标在水中是随机漂移的因此水下态势的预测由于水面的风浮标的实际位置确定浮标在水中的位置并定评海流等原本文研究内容包括利浮标与飞机的相对距浮标方位角估计值对万方数据 June 2003 Vol.34 No.2 (serial No.111) 航 空 电 子 技 术2 利用斜距测量法计算浮标位置原理AVIONICS TECHNOLOGY⋅ 18 ⋅利用声纳浮标获取水下目标的位置和运动参首先需确定浮标的位置斜距测量法确定浮标的位置作原理飞机在同一个高度水平面飞行真航向和真空速的条件下),(iA标所在平面的距离浮标与飞机的相对方位角为的距离是精确的及测量的所以),(iA有22()(iiBYAXR−+−=在浮标测距过程中正态分布), 0 (s利用最小均方法来测定浮标位置),(YX设每次测量斜距为均方误差为则有∑∑==iiNN11∑=iN1如令iiAXX−=iYY=∑=iN1为了使浮标定位误差最小对 X 和Y 一阶导数为零∂=∂YX即(1∑∑==+iiYX∑∑==+iiXY)/(1数为此图 1 所示为其基本工本文研究利用并已知其通过测量飞机在并折算为浮(由于,(AiB位置时飞机与浮标的斜距iriR 来计算浮标的位置),Y)XiqiiB之间iRiq 是可以通过机载设备iR 可以设为已知量iB和则2)i 1设浮标的测距误差服从2iR期望斜距为'iRie−==NNiiiRR2'2)(11ee −+−−=NiiiBYAXR222))((1 2iB−则式2为+−=NiiiYXR222)(1e 3其所需满足的条件为e即0=∂∂ee 4)02N22i22i=++−=∂∂∑=iNiiiiYXXYXRXe=−NiiNiiiXXR11220=−−NiiNiiAXR1120)(∑=i∑=i=−−+NiNi∑=iiAXR1120)()(tan1q∑=i=−−NiNiiAXR110)(cosq∑=i+=NiiiARNX1∂)cos(1q (5)同理由0=∂Ye可求得∑=i+=NiiiBRNY1)sin(1q (6)H123XYZO(A1 B1)(A2 B2)(A3 B3)r1r2r3R1R2R3123(X,Y)图 1 浮标定位斜距测量法原理图3 浮标位置计算在式56中由于iq 是 XY 的函数即taniq = iiiiAXBYXY−−= 7因而无法利用式需估计一个对所有值为0XY05iq 均共享的初始值将其代入式6直接求出 XY为此0q其对应0BY−7可得taniq =iiAX−0 i= 1,2,,N 8由式8可以求出iq然后将其代入式56可得到 X到可取值范围内为止泰勒级数展开Y这个过程一直重复到 X和 Y 收敛为了加快收敛速度然后进行计算具体如下可利用万方数据 基于斜距测量的浮标位置计算方法研究 张欣等1cosiq1Y+2003年 6月第 34卷第 2期 (总第 111期)∑=⋅ 19 ⋅212212)tanX1 (1)(seciiqq+== 2122i212i2)()1 (iiiYXX1+== 9212212)tan1 (1)(cscsiniiicqq1q+== 2122i2122)()1 (iiiiYXYYX+=+= 10式56可写为下列近似等式∑=i0)(1N),(12122i1=++−=NiiiiAYXXRXYXg110)(1N),(12122i2=++−=∑=iNiiiiBYXYRYYXg12利用泰勒展开式将),(YXg=1 g 和)0Y2′g 展开(gXY)0R1可得)(0Y),,(000XXXXg−+mainderYYXgYRe)(,(00+−′+∑=i++−=NiiiiiAYXXNXYXg212201)(1),()()(1N1012322i2XXYXYRNiiii−+−+∑=)()(1N012322iYYYXYXRNiiiii−++∑= 13∑=i++−=NiiiiiBYXYRNYYXg1212202)(1),()()(1N1012322i2iYYYXXRNiii−+−+)())(1N012322iXXY,XgYXRNiiiii−+X+∑= 14由10),(1=YXg0(2=Y可得XYXYRNNiiiii+− ∑=123222)(1YYXYXRNiiiiNii++∑=23221)(1∑=i∑=i+−+=NiiiiNiiiiiYXYRNXYXXYXRNY1232220123220)()(∑=i∑=i+++NiNiiiANYXN1121221)(1XYXYXRNYYXXRNiiiiNiiNiiiii∑=i+++−∑=∑=23221123222)(1)(11∑=i+−+=NiiiiNiiiiiYXXRNYYXYYXRNX1232220123220)()(∑=i∑=i+++NiNiiiBNYXN1121221)(1利用 CRAMER法则求解 X和 Y系数矩阵 H和常数矩阵 C为=DD则可得 XY 的4231DDH+−+++−=∑=i∑=i∑=i∑=iNNiiiiiiiiiNNiiiiiiiYiiYXXRNYXXRNYXYXRNYXYRN1123222232211232223222)(11)(1)(1)(11=65DDC万方数据 June 2003 Vol.34 No.2 (serial No.111) 航 空 电 子 技 术−+∑=iiYYXRN1222)(AVIONICS TECHNOLOGY⋅ 20 ⋅++++1−+++++1=∑=i∑=i∑=i∑=i∑=i∑=i∑=iNNiiiiNNiiiiiiiiiNNiiiNNiiiiiiiiiBNYXYNYXXRNYXXANYXXNYXYRNXYXYXRNY1121221232220301121221123222023220)(1)()(1)()(于是可以求得D2341634542314635DDDDDDDDDDDDDDDX−−== 152341256142316251DDDDDDDDDDDDDDDDY−−== 16用式位置15可以有效地提高对浮标定位的收敛速度16代替式56来计算浮标的4 浮标定位收敛速度分析由上述分析可知机航向的方位角q浮标位置受浮标相对于飞相对方位角的估计值0q飞机到浮标的距离距次数对算法的收敛速度影响不大小值3=N其中初始方位角估计值决定计算的收敛速度首先分析了方位角的估计值测距次数等因素变化的影响测因此可以取最0q 对收敛速度的影响始估计角此时需要考虑的因素为浮标的范围实际方位角q初0q收敛过程停止时浮标的允许位置误差等比分析了它对定位误差的影响程如图 2所示仿真设浮标范围为 15 海里其次结合一个测距误差对其仿真算法程序流迭代过程结束的条件为位置误差小于等于浮标范围的 0.5%别分析浮标的初始方位角估计值为 100分200300YY输入 浮标测距位置坐标 浮标的实际位置 方位角估计值 浮标范围 R),′(iiBA,Y′)(X0q计算误差 005.005.00×=∆×=∆RYRX按(1)式计算 iR用 0q 计算浮标的起始位置坐标()()∑=i∑=n+=+=iiniiiBRnYARnX100100sin1cos1qq迭代次数累加按式(15)和式(16)计算 X,Y并计算误差YYYXXX−′=∆−′=∆0YY∆≤∆0XX∆≤∆输出: 浮标位置 定位误差迭代次数NONO图 2 仿真算法程序流程图400角q别为500600时的收敛情况设浮标的初始方位估计角15±取0q 的变化步长为对于各种相对方位q 的变化范围分按照图 2 流00q01万方数据 基于斜距测量的浮标位置计算方法研究 张欣等程可以分别求得对应每一个q 和2003年 6月第 34卷第 2期 (总第 111期)可根据浮标与机载浮标信息处理测出浮标与机载浮标信息处理机之间载频的相位差然后按照相应的数学公式转变为相对距离和相对方位角本文的方法可对浮标的位置进行估算析验证了本文的算法可实现快速收敛究的基础上可将卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波方法引入浮标位置计算方法中素变化时所带来的误差⋅ 21 ⋅0q 时的迭代次数为值时迭代次数的变化曲线04050时迭代次数的变化曲线对所有估计值qq =0角q 为10如图 3和图 4 所示01020其中图 3 为当相对方位角在对应不同的方位角估计图 4 为当相对方位角为在对应不同的方位角估计值由图 3和图 4 可以看出其收敛速度都是快速的其收敛速度更快图 5 为当相对方位40初始方位角估计值为GDOP=[xs次数的变化曲线在次数基础上0.05 海里和 0.1 海里的测量误差随迭代次数的变化曲线误差有所增大但仍能得到令人满意的收敛结果由此亦可证明文中的方法作为一个快速收敛过程是成功的0030 时0060 时特别是当时00015050 时定位误差]212y2s+随迭代分别给斜距增加得到了定位误差可以看出测量误差使定位5 结束语图 3 迭代次数与浮标相对方位估计值的关系在实际中机的特点将相位差在此前提下利用通过仿真分在本文研以便克服由于各种因图 4 迭代次数与浮标相对方位估计值的关系图 5 定位误差随迭代次数的变化关系参 考 文 献[1] F. V. Zeebroek, G. Kervern. Networking of sonobuoys: change and solutions[C]. Conference Proceedings, UDT 2000.[2] Estimation of Sonobuoy Position Relative to an Aircraft Using Extended Kalman Filters[R]. AD-A078 280/5.[3] 马晓明. 一种浮标漂浮随机阵阵元位置测量系统及性能分析[J]. 声学与电子工程, 1996,(1).[4] 王月, 凌国民. 随机阵阵形的校准和 DOA估计[J].声学与电子工程, 1996,(3).下转第 48页万方数据 June 2003 Vol.34 No.2 (serial No.111) 航 空 电 子 技 术[4] Neal Stollon. SOC 中多处理器芯核集成的 AMBA 总线技术[J]. 电子产品世界, 2001,(11)B.[5] The CoreConnectTM Bus Architecture[R]. IBM Inc, White Paper, 1999.[6] 李哲英,等. 嵌入式系统与 IP 技术应用[J]. 世界电子元器件, 2001,(11).[7] 吉利久. 发展硬 IP 设计, 夯实 IC 设计基础[J]. 电子产品世界, 2000,(1).[8] 林学龙. SOC 技术的现状水平和发展趋势[J]. 单片机与嵌入式系统应用, 2002,(4)-(5).[9] 谢军,等. 用 SOC 实现视频图形引擎研究[J]. 单片机与嵌入式系统应用, 2002,(10).AVIONICS TECHNOLOGY⋅ 48 ⋅[ 收稿日期] 2003-03-31[ 作者简介] 谢军 1975男 毕业于同济大学测量系 获硕士学位 现主要从事多媒体显示控制和图形显示方面 SOC专用芯片的研制工作上接第 21页[5] 孙仲康, 周一宇, 何黎星. 单多基地有源无源定位技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 1996.[ 收稿日期] 2003-04-28[ 作者简介] 张欣1968女山东青岛人硕士生讲师研究方向信号处理雷达工程杨日杰应用1963男山西怀仁人博士后副教授研究领域水声工程信号与信息处理电子技术美国网络中心战计划将使用商用市售产品目前美国军方非常重视采用商用计算机标准部件的技术Centric War的计划公司的军事专家认为事情是移动无线电通信中的语音的中继日益增多的临时军事行动表明因快速运动而迫切需要与信息网络保持链接商用技术的优点对网络中心战计划非常有利据弗罗斯特沙利文公司对北美移动因特网存取市场的预测该市场将从 2002 年的 20.7 亿美元增长到 2008 年 240.6 亿美元术会得到迅速改进计算机公司对军方有关移动无线电应用的兴趣作出响应的一个例子是一种 3.53.8 英寸的移动无线电路由器插件路由器是该公司与 NASA 格伦研究中心的一个为期两年的联合研发计划的成果COTS以实现网络中心战航空与防御承包商及计算机在网络中心战中至关重要的视频特别是数据Net-美国部队所以移动无线电技西斯科系统公司开发了这种该路由器可以应用于以电池作为动力源的车辆去年 11 月湖的一艘美国海岸警卫队的破冰船上作了试验船舶海岸的数据链至卫星通过该路由器进行了无缝转接路由器可以与蜂窝式的 WiFi 和卫星传输系统进行交联今年年初音 747-400 客机在从法兰克福至华盛顿的航线上为旅客进行了高速因特网存取演示试验应用笔记本电脑的旅客提供无线电因特网存取目前美国硅图形公司技术应用到军用和国防的网络中心系统近向通用动力公司出售了四套服务器和直观视像系统用于美国海军区域防空指挥部通用动力公司与约翰霍普金斯应用物理实验室已着手联合开发以使海军防空设计人员在显示器上看到所有导弹和空中的威胁以及某个战区的友机一台计算机执行 3000亿指令/秒操作据称用三维字符可很清楚地描述出威胁飞机和导弹及友机该系统能以近乎实时地不与火控系统链接的情况下飞机和舰船该路由器在克利夫兰附近的伊利从德国汉莎航空公司的波该路由器为SGI正在将其民用该公司最AADC系统甚至在接收来自多重传感器万方数据

    关注我们

  • 新浪微博
  • 关注微信公众号

  • 打印亚博足球app下载
  • 复制文本
  • 下载基于斜距测量的浮标位置计算方法研究.XDF
  • 您选择了以下内容