水下声纳定位浮标阵列解析优化

摘要

全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)/声纳水下定位精度主要取决于GNSS浮标阵列构型和声学测距精度。优化水面浮标阵列是提高水下定位精度的重要途径。探讨了GNSS浮标阵列解析优化方法,算例以5枚和6枚浮标布设为例,应用所提方法给出了最优浮标阵列解。基于几何精度因子(geometric dilution of precision,GDOP)最小构型解析方法,通过考虑水下定位GNSS浮标位于水面和存在高度角限制这一约束条件,对水下定位浮标阵列进行了解析优化。由于浮标进行水下定位时是范围性的,还基于区域GDOP均值和方差两个指标对GNSS浮标阵优化问题进行了探讨,并采用数值方法设计了区域GDOP均值最小构型搜索算法。研究表明,虽然存在高度角约束条件,最优浮标阵列几何结构并不唯一,若在此基础上进一步考虑区域GDOP均值和方差最小的目标,则最终可获得唯一的区域均值浮标阵列结构。