T2
t2
t1 2
F3 T1＝t1/2
T2
F4
R2 c T2
应答器与TTS的距 离（多个）
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几种应用模式
舰船导航模式－－简化模型
F3 R1i
F4
F3 F4
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由于被定位目 标（水面船） 到应答器的单 程传播时间的 求解方法一样。 因此，可以简 化表示。
图中船上问答 机询问信号用 F3表示（通常 只有一个频 率），应答器 回答信号用F4 表示（实际上 有几个应答器 就有几个回答 频率）。
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几种应用模式
长基线有缆潜器（TTS）导航模式
母船上只有接收机，TTS上装有问答机。 定位对象为TTS 求TTS与T的斜距R2 工作过程
设：接收时刻t1、t2 单程传播时间T1、T2 则，
T2
1 2 t2
1 T1 t1 2 t2
问答机
t1 t2 T2
F3
R2 cT2 R1 cT1
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换插图？？
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引言
本章要解决的问题
本章主要研究利用海底应答器的长基线水声定位系统， 利用无线电浮标的长基线系统基本原理是相同的。
长基线系统的几种应用模式(定位解算时，依定位模 式的不同获取水声传播距离的方式也有所不同。)
海底应答器的标校（定位系统的阵元为应答器，因此 应答器的位置测量精度对定位精度有直接影响）
基线安装的位置：海底
特点：利用海底应
定位方法：长基线利用海底应答器阵来确定载体的位置 答器阵来确定载体
记录询问时刻和各应答器应答信号到达时刻
的位置----相对于
位置坐标：定位的坐标是海底应答器阵的相对坐标 海底应答器阵的相
应答器的频率：各个应答器的回答频率不同
对坐标。
定位目标、使用条件：确知应答器阵的绝对地理位置
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几种应用模式
舰船导航模式 2）定位对象为有缆潜器 系统组成 工作原理
依据同样的方法可以确 定另外2个应答器到TTS 的单程传播时间 T1、T3
设：询问时刻为0，船
上问答机接收应答信号
时刻为t1＝2R1/c ，TTS 收到应答信号时刻为
t2=T1+T2。从应答器到 TTS的单程传播时间为
导航模式。
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几种应用模式
舰船导航模式 1）定位对象为水面舰船
舰上问答机发出询问信号， 频率 为F3 （通常为一个）
系统组成
工作原理
应答器的回答频率（多 个）统一记成 F4
F41 F42
问答机与应答器的距离 （多个）统一记成 R1
F43
可算出船与应答器之间的精确距 离。通过定位方程解算出船在应 答器阵中的相对位置坐标。
－FSS）定位模式 1) 母船询问方式
TT11、T3、T5
T5
定 位 对 象 为 FSS （TTS）
T3
应答器
前后两 页跳转
求T3→R3
接收机顺次收到回
波的时间为t1、t2、
t1 2tT3 5
t3 2T1
T1、T3、T5
R1、R3、R5
t2 T5 t3 T3 T1
Ri cTi
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引言
基线长度 基线位置
应用
（m）
长基线 100～ 换能器（信标） 已知海底应答器阵的绝对地理位置，求各个应答器到被定位的对
LBL 6000
水域中 象的距离（测量时间），利用球面交汇，解算被定位对象的位置。
各个应答器的回答频率不同，各个应答器的回答频率也不同。
短基线 1～50 换能器布放在船 测量各阵元到被定位的对象（目标）的距离（测量时间），利用球
SBL
的前后和左右 面交汇，解算被定位对象的位置。
超短基线 <1 船上（载体上） 通过测量两两阵元接收应答L
基阵
算目标位置的。
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引言
组成结构及原理
浮标形式的长基线系统
长基线系统的基元也可以是水 面无线电浮标。此时被定位的 目标上装有同步或非同步声信 标，诸基元接收的声信号需调 制为无线电信号发到一只母船 上进行处理，从而完成水下目 标的定位。由于无线电浮标在 海面上不固定，因此必须利用 装载其上的GPS接收机定时地 测定自身位置，与定位信号一 起发至母船。
水下定位与导航技术
长基线水声定位系统
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引言
组成结构及原理（工作过程）
应用
水下施工
海底电缆铺设
海上石油勘探
水下载体定位方面有广泛的应用。
还可与GPS一起，完成水下机器人的高精度绝对定位。
长基线、短基线和超短基线系统的区别
基线：是以应答器构成的，通常应答器的应答距离为10～20公里
t3 2tT1231 →t2＝T5+△ t3+T3+T1
发F1、 F3、收F4
t1 2T5
F1 →T5＝t1/2 →R5
FF44 T1
F2
F3
T3 F3
△t3 应答器
F2、F3、F1
应答器F4、F3
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几种应用模式
长基线无缆潜器（Free
Swimming Submersible
跟踪定位算法 应用实例介绍。
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几种应用模式
舰船导航模式 长基线有缆潜器（TTS）导航模式
（Tetherd Submersible） 长基线无缆潜器（FSS）定位模式
（Free Swimming Submersible） 母船询问的长基线FSS定位导航模式 长基线同步鈡FSS定位导航模式 舰船导航模式、有缆潜器导航模式以及无缆潜器
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T1 F4
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几种应用模式
长基线无缆潜器（Free
Swimming Submersible －FSS）定位模式
1) 母船询问方式
定 位 对 象 为 FSS
（TTS）
前后两 页跳转
求T3→R3
TT11、T3、T5
T5
T3
应答器
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几种应用模式
1）母船询问的长基线FSS定位导航模式（母船讯问方式）
接收时刻为t2；
问答器发出讯问信号（F3）， 应答器回答（F4），母船接
收时刻为t3；
t1 t2 t3
T1
T5 F4
几种应用模式
长 基 线 无 缆 潜 器 （ Free
Swimming Submersible
－FSS）定位模式
2）长基线同步鈡FSS定位导航 （FFS询问方式）
FSS发出讯问信号（F2）， 母船接收时刻为t1；
在间隔△t3时间后，FSS发 出讯问信号（F3），应答器 接收，并回答（F4），母船