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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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USBL系統(tǒng)

USBL系統(tǒng)所采用的技術(shù)為相控測(cè)量技術(shù)，即通過測(cè)時(shí)得到目標(biāo)距；通過相位測(cè)量測(cè)得目標(biāo)的水平幾垂直角度，進(jìn)而確定目標(biāo)的相對(duì)位置。由于USBL系統(tǒng)的基線非常短，因此其測(cè)量角度的分辨率不可能很高，因此該技術(shù)系統(tǒng)所能提供的定位精度隨斜距的增加而降低。采用常規(guī)模擬聲學(xué)技術(shù)的系統(tǒng)測(cè)距精度通常為20-30厘米。

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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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聲學(xué)定位技術(shù)應(yīng)用

聲學(xué)定位技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基本技術(shù)，具有廣泛的用途，主要包括：

海洋工程——海洋油氣開發(fā)、海底光纜管線鋪設(shè)及維護(hù)等工程，提供水下導(dǎo)航定位技術(shù)支持。

大洋調(diào)查——利用深拖設(shè)備如ROV、UUV、AUV等進(jìn)行深海礦產(chǎn)資源的探測(cè)和開發(fā)。

其他方面——海洋災(zāi)害性地質(zhì)研究、水下考古探測(cè)等，需要聲學(xué)定位系統(tǒng)為其資料提供準(zhǔn)確的空間位置。

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