doi:10.3969/j.issn.100627043.2010.07.009矢量水听器双潜标系统纯方位定位精度分析张宇,孙大军,吕云飞,兰华林(哈尔滨工程大学水声技术实验室,黑龙江哈尔滨150001)摘要:为了对基于矢量水听器的双潜标系统的定位精度进行分析,从纯方位被动定位系统原理入手,推导了此类条件下定位误差的几何稀释度的具体数学表达式.结合矢量水听器及潜标的应用条件,给出了仿真参数的选取依据.研究了系统基线长度、测向误差及站址误差对定位精度的影响.计算机仿真及数学分析表明,增大基线长度可以提高系统定位精度,较小的测向误差会引起较大的定位误差,站址误差所引起的定位误差大于站址误差本身且存在最小值,其值是站址误差的2倍.该研究为潜标系统的实际应用提供了重要的参考依据.关键词:潜标;矢量水听器;双站;纯方位;精度分析:TN971.3文献标志码:A:100627043(2010)0720868204Analysisoflocationprecisionwhenusingadualsubsurface2buoysystemwithavectorhydrophoneZHANGYu,SUNDa2jun,LΒYun2fei,LANHua2lin(AcousticScienceandTechnologyLaboratory,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China)Abstract:Inordertoanalyzetheprecisionoflocationsdeterminedbythedualsubsurface2buoysystemwhenusingvectorhydrophones,mathematicalexpressionsforthegeometricaldilutionofprecisionwerederivedstartingwiththeprinciplesappropriateforabearings2onlypassivepositioningsystem.Thesewerecombinedwiththeconditionssuit2ablefortheapplicationofvectorhydrophonesandsubsurface2buoyssothatsimulationparameterscouldbeselected.Theimpactsofbaselength,directionalerrorsandstationpositionalerrorsonpositioningaccuracywerestudiedputersimulationsandmathematicalanalysisshowedthatpositionalaccuracycanbeimprovedbyincreasingthebaselength.Evenasmalldirectionalerrorcausedverylargepositionalerrorsandthelocationerrorscausedbysta2tionpositionalerrorshaveaminimumvaluewhichislargerthanthestationpositionalerroritself.Themininumval2ueoflocationerrorscausedbystationpositionerroris2ofthestationpoisionerror.Theresultofthisstudycanprovideanimportantreferenceforpracticalapplicationsofthesubsurface2buoysystem.Keywords:subsurface2buoy;vectorhydrophone;two2station;bearings2only;precisionanalysis纯方位定位(bearing2onlylocation,BOL)方法是被动定位技术中的一个重要分支,该方法又称为测向交叉定位法或三角定位法[1],即通过高精度的测向设备在2个或2个以上的观测站对目标辐射声源进行测向,然后根据方位角观测值和观测基阵之间的基线长度,经过几何的三角运算便可得到目标声源的位置.研究[223]表明,单个矢量水听器即可完成对单个或多个目标进行高精度测向的工作;而潜标具有隐蔽性强、成本低廉等优点,因此在水下目标的探测与跟踪等领域使用基于矢量水听器的潜标系统具有广阔的应用空间.文章所做的工作便是以此为背景而展开的.测量精度及误差分析是定位系统的关键问题之一.考虑到浅海条件下水下目标运动深度要远小于其与观测站之间的水平距离,因此可以认为目标运动在二维平面内.文章假设2个潜标站处于同步工作状态,并且已经通过数据互联手段锁定同一目标.在二维平面里推导了纯方位定位误差的几何分布,得到了其最终的数学表达形式;给出了收稿日期:2010205226.基金项目:水声技术实验室基金资助项目(9140C200201090C20).作者简介:张宇(19842),男,博士研究生,E2mail:zhangyu1900@gmail;孙大军(19722),男,教授,博士生导师.通信作者:张宇.第7期张宇,等:矢量水听器双潜标系统纯方位定位精度分析·869·计算机仿真参数的选取依据及仿真结果,并细致分析了各参数及误差源对基于矢量水听器的双潜标站纯方位定位误差的影响.在平面内任意位置(x,y)处的GDOP数学表达式:r1r2122[rσ22+rσ+2σ2]2.(y≠0)GDOP=1θ12θ2s|y|d(5)式中:d为基线长度;r及r为目标到各潜标的直线1定位方程与精度分析如图1所示,设A(x1,y1),B(x2,y2)为双潜标观测站的站址坐标,θ1及θ2为对应方位角测量值,规...