CN104765017A - 载人潜水器超短基线定位***海上标定试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及大洋探测技术领域，尤其涉及一种载人潜水器超短基线定位***海上标定试验方法,本发明的目的在于提供一种实际操作过程中的人潜水器超短基线定位***海上标定试验方法。将母船开至海深深度为指定的海域，开启仪器记录母船自身噪声；然后进行声速剖面测量、水下潜标组装和投放、换能器阵安装误差校准等步骤，在调试超短基线定位***正常工作后，将各标定参数复位到初始值；母船以海底信标为中心，航行一个8字形轨迹，直径为深度的0.7倍，航行过程中要求船速小于3Kn；水下潜标回收。本发明能够清楚的记录和分析超短基线***的误差和可能出现的所有情况，为载人潜水器的航行提供有力的保障，从而为深海的探测提供了硬件保障。

Description

载人潜水器超短基线定位***海上标定试验方法
技术领域
本发明涉及大洋探测技术领域，尤其涉及一种载人潜水器超短基线定位***海上标定试验方法。
背景技术
在现有技术中，超短基线作为一种常用的海上测试用技术手段已经被广泛应用到深海测试中，但是其存在准确性的问题，其误差是否想生产厂家提供的那样，有待考证，这有利于深海测试的准确性，尤其对载人潜水器的精确定位具有重大意义，否则，一旦超短基线***出现了重大误差，则会对潜水器中的人员造成致命危险因素，针对这一问题，目前还没有在具体试验中测试超短基线***的技术方案，因此急需一种技术方案来解决这一技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实际操作过程中对超短基线***进行实地校验和标定的方法。
为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
第一步:将母船开至海深深度为1000m-2000m的海域，开启USBL-BOX记录母船自身噪声；
第二步:声速剖面测量；
第三步:水下潜标组装和投放；
第四步:换能器阵安装误差校准，在调试超短基线定位***正常工作后，将各标定参数复位到初始值；
第五步:母船以海底信标为中心，航行一个8字形轨迹，直径为深度的0.7倍，航行过程中要求船速小于3Kn；航行开始时，开启USBL-BOX的数据记录功能，航行结束后停止记录；对定位数据进行处理，计算换能器阵安装误差，并将校准参数输入超短基线定位***，记录实验数据；重复上述校准过程，如果经过校准后定位误差减小，则把校准矩阵的变化量累加到原校准矩阵上作为新的校准矩阵输入超短基线定位***，再次重复校准过程，否则，结束校准过程；
第六步:水下潜标回收。
所述的第二步包括以下具体步骤：
(1)在超短基线定位***标定试验海区开展全海深CTD调查，要求绞车放缆速度不大于1m/s，获取试验海区的声速数据；
(2)对声速数据进行处理，消除大气压力变化的影响，用厂家提供的处理软件CelerityOptimizer生成超短基线所需的声速剖面数据，记录数据；
(3)将处理后的声速剖面数据文件导入USBL-BOX软件中。
所述的第三步包括以下具体步骤：
(1)更换水下信标的电池，确保电量充足；
(2)利用甲板单元确认水下信标RT961B2S各项功能正常(包含释放功能)；
(3)利用绳索将水下信标、浮球、水泥重块等组装成水下潜标***，要求换能器朝上，距离海底50m；
(4)在投放前为了确认释放器的释放功能正常，进行一次投放试验；
(5)确认释放器释放功能正常后，投放水下潜标***，并用超短基线定位***跟踪潜标下降过程，直至潜标达到海底。
所述的第六步包括以下具体步骤：
(1)用超短基线定位***或甲板单元向水下信标发送释放命令；
(2)用超短基线定位***跟踪水下潜标的上浮过程，确定其出水位置；
(3)母船航行靠近浮出水面的潜标，回收到甲板。
本发明根据实际技术需要，从校验超短基线***出发，提供了一种超短基线定位***海上标定试验方法，能够清楚的记录和分析超短基线***的误差和可能出现的所有情况，为载人潜水器的航行提供有力的保障，从而为深海的探测提供了硬件保障。
附图说明
图1本发明超短基线测试试验航行轨迹示意图。
图中：C母船；M信标；H深度；α最大倾角。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明包括以下步骤：
第一步:将母船C开至海深深度H为1000m-2000m的海域，开启USBL-BOX记录母船C自身噪声；
第二步:声速剖面测量；
第三步:水下潜标组装和投放；
第四步:换能器阵安装误差校准，在调试超短基线定位***正常工作后，将各标定参数复位到初始值；
第五步:母船C以海底信标M为中心，航行一个8字形轨迹，直径为深度H的0.7倍，航行过程中要求船速小于3Kn；航行开始时，开启USBL-BOX的数据记录功能，航行结束后停止记录；对定位数据进行处理，计算换能器阵安装误差，并将校准参数输入超短基线定位***，记录实验数据；重复上述校准过程，如果经过校准后定位误差减小，则把校准矩阵的变化量累加到原校准矩阵上作为新的校准矩阵输入超短基线定位***，再次重复校准过程，否则，结束校准过程；
第六步:水下潜标回收。
所述的第二步包括以下具体步骤：
(1)在超短基线定位***标定试验海区开展全海深CTD调查，要求绞车放缆速度不大于1m/s，获取试验海区的声速数据；
(2)对声速数据进行处理，消除大气压力变化的影响，用厂家提供的处理软件CelerityOptimizer生成超短基线所需的声速剖面数据，记录数据；
(3)将处理后的声速剖面数据文件导入USBL-BOX软件中。
所述的第三步包括以下具体步骤：
(1)更换水下信标M的电池，确保电量充足；
(2)利用甲板单元确认水下信标RT961B2S各项功能正常(包含释放功能)；
(3)利用绳索将水下信标M、浮球、水泥重块等组装成水下潜标***，要求换能器朝上，距离海底50m；
(4)在投放前为了确认释放器的释放功能正常，进行一次投放试验；
(5)确认释放器释放功能正常后，投放水下潜标***，并用超短基线定位***跟踪潜标下降过程，直至潜标达到海底。
所述的第六步包括以下具体步骤：
(1)用超短基线定位***或甲板单元向水下信标M发送释放命令；
(2)用超短基线定位***跟踪水下潜标的上浮过程，确定其出水位置；
(3)母船C航行靠近浮出水面的潜标，回收到甲板。
下面，根据实验数据证明本发明的有效性。
抵达距离1000米试验海区F1约6km位置，进行了母船C不同航速下的自噪声测量试验。试验位置在，水深大于500米，满足海区深度H要求。
对换能器阵接收的通带内噪声进行分析。对记录数据的统计结果作为不同航速(漂泊、2kn、3kn、4kn)下的噪声谱密度结果。对4种航速下母船C的自噪声测量结果见表1。
表1 进口超短基线不同航速下母船自噪声测量结果
可以看到在所设置的各航速下，母船C的自噪声的统计平均值均不超过60dB，满足超短基线定位***的要求。
最大作用距离试验中有效数据的最大斜距是8070米，超过要求的8000米指标。但在7000米以上距离时，有效的定位数据比例较低，如
表所示，无效定位数据与有效数据的比例为1：2～1：3，对数据有效性的识别产生较大影响。因此应当尽量避免在7000米以上的距离工作。
表2 进口超短基线最大作用距离试验数据汇总表
斜距 定位数据个数 有效定位数据个数 数据有效率
5000～6000m 44 30 70％
6000～7000m 28 15 54％
7000～8000m 13 5 38％
8000m以上 6 2 33％

Claims (4)

1.一种载人潜水器超短基线定位***海上标定试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步:将母船开至海深深度为1000m-2000m的海域，开启USBL-BOX记录母船自身噪声；
第二步:声速剖面测量；
第三步:水下潜标组装和投放；
第四步:换能器阵安装误差校准，在调试超短基线定位***正常工作后，将各标定参数复位到初始值；
第五步:母船以海底信标为中心，航行一个8字形轨迹，直径为深度的0.7倍，航行过程中要求船速小于3Kn；航行开始时，开启USBL-BOX的数据记录功能，航行结束后停止记录；对定位数据进行处理，计算换能器阵安装误差，并将校准参数输入超短基线定位***，记录实验数据；重复上述校准过程，如果经过校准后定位误差减小，则把校准矩阵的变化量累加到原校准矩阵上作为新的校准矩阵输入超短基线定位***，再次重复校准过程，否则，结束校准过程；
第六步:水下潜标回收。
2.根据权利要求1所述的载人潜水器超短基线定位***海上标定试验方法，其特征在于：所述的第二步包括以下具体步骤：
(1)在超短基线定位***标定试验海区开展全海深CTD调查，要求绞车放缆速度不大于1m/s，获取试验海区的声速数据；
(2)对声速数据进行处理，消除大气压力变化的影响，用厂家提供的处理软件CelerityOptimizer生成超短基线所需的声速剖面数据，记录数据；
(3)将处理后的声速剖面数据文件导入USBL-BOX软件中。
3.根据权利要求1所述的载人潜水器超短基线定位***海上标定试验方法，其特征在于：所述的第三步包括以下具体步骤：
(1)更换水下信标的电池，确保电量充足；
(2)利用甲板单元确认水下信标RT961B2S各项功能正常(包含释放功能)；
(3)利用绳索将水下信标、浮球、水泥重块等组装成水下潜标***，要求换能器朝上，距离海底50m；
(4)在投放前为了确认释放器的释放功能正常，进行一次投放试验；
(5)确认释放器释放功能正常后，投放水下潜标***，并用超短基线定位***跟踪潜标下降过程，直至潜标达到海底。
4.根据权利要求1所述的载人潜水器超短基线定位***海上标定试验方法，其特征在于：所述的第六步包括以下具体步骤：
(1)用超短基线定位***或甲板单元向水下信标发送释放命令；
(2)用超短基线定位***跟踪水下潜标的上浮过程，确定其出水位置；
(3)母船航行靠近浮出水面的潜标，回收到甲板。
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