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差分GPS水下定位系统集成关键技术研究

摘要第4-6页
ABSTRACT第6-8页
第1章 绪论第13-26页
    1.1 概述第13页
    1.2 卫星定位系统的发展现状第13-15页
        1.2.1 卫星定位系统第13-14页
        1.2.2 卫星定位导航现代化第14-15页
    1.3 水下定位系统的发展现状第15-18页
        1.3.1 声纳系统第16页
        1.3.2 水下声学定位技术第16-18页
    1.4 水下GPS系统和GPS智能浮标(GIB)第18-22页
        1.4.1 基于卫星定位系统的组合水下定位系统第18-19页
        1.4.2 水下 GPS 定位系统(UGPS)第19-20页
        1.4.3 差分GPS水下立体定位系统第20-22页
    1.5 差分GPS水下定位系统研究意义第22-23页
        1.5.1 基于卫星导航技术的风险性第22页
        1.5.2 海洋资源探察第22-23页
        1.5.3 海洋资源开发第23页
        1.5.4 海洋权益保护第23页
        1.5.5 水下地形测绘第23页
        1.5.6 水下工程控制第23页
        1.5.7 无缝导航定位第23页
    1.6 本文的主要研究内容第23-25页
        1.6.1 系统集成的关键技术第24-25页
        1.6.2 本文的研究内容第25页
    1.7 本章小结:第25-26页
第2章 水声定位和水面基线测量第26-43页
    2.1 水声定位系统第26-32页
        2.1.1 超短基线定位系统第26-27页
        2.1.2 短基线定位系统第27-29页
        2.1.3 长基线定位系统第29-30页
        2.1.4 基于声矢量传感器的水下定位系统第30-32页
    2.2 水下GPS系统第32-34页
        2.2.1 水下定位模型比较第32-33页
        2.2.2 水下GPS系统第33-34页
    2.3 GPS水面基线测量第34-39页
        2.3.1 GNSS概述第34-35页
        2.3.2 GPS系统的定位精度第35页
        2.3.3 GPS动态定位第35-39页
    2.4 基于DGPS的水面虚拟基线测量第39-41页
        2.4.1 虚拟基线第39页
        2.4.2 隐含坐标差分第39-40页
        2.4.3 实时GPS浮标坐标测量第40-41页
    2.5 本章小结:第41-43页
第3章 海水声速第43-57页
    3.1 水声传播第43-44页
    3.2 海水声速分布第44-46页
    3.3 海水声速典型经验公式第46-51页
        3.3.1 Leroy经验公式第47页
        3.3.2 Mackenzie经验公式第47页
        3.3.3 Medwin 经验公式(1975)第47页
        3.3.4 Del Grosso经验公式第47-48页
        3.3.5 乌德公式第48页
        3.3.6 精密Medwin经验公式第48页
        3.3.7 Frye和Paugh公式第48-49页
        3.3.8 国标公式第49页
        3.3.9 计算比较分析第49-51页
    3.4 水声折射定理第51-54页
    3.5 声线弯曲改正第54-55页
    3.6 海水声速剖面测量第55-56页
        3.6.1 直接声速剖面测量第55页
        3.6.2 间接声速剖面测量第55-56页
        3.6.3 全球ARGO网络第56页
    3.7 本章小结第56-57页
第4章 水下立体定位系统的时钟同步与时间测量第57-72页
    4.1 概述第57页
    4.2 GPS时间系统第57-60页
        4.2.1 时间系统第57页
        4.2.2 原子时第57-59页
        4.2.3 GPS时间系统第59-60页
        4.2.4 GPS时间系统维护第60页
    4.3 GPS接收机的时间同步第60-65页
        4.3.1 GPS接收机的精密时间获取第61页
        4.3.2 基于Ashtech Sagitta-02 型GPS接收机的时钟同步第61-65页
    4.4 GPS浮标水声信号延时测量第65-71页
        4.4.1 水声信号检测第65-66页
        4.4.2 水声延迟时间测量第66-68页
        4.4.3 浮标延迟时间测量标定第68-71页
    4.5 本章小结第71-72页
第5章 DGPS水下定位的数学模型第72-89页
    5.1 概述第72-73页
        5.1.1 基本问题第72-73页
        5.1.2 已知条件第73页
    5.2 距离交汇模型第73-76页
        5.2.1 解析求解第74-75页
        5.2.2 最小二乘求解第75-76页
    5.3 距离差交汇模型第76-88页
        5.3.1 迭代算法第77-79页
        5.3.2 解析求解第79-81页
        5.3.3 最小二乘法第81-83页
        5.3.4 顾及平均声速的水下目标的距离差数学模型第83-84页
        5.3.5 基于射线跟踪声学法求解第84-88页
    5.4 本章小结第88-89页
第6章 系统的集成与误差分析第89-121页
    6.1 双曲线定位模型分析第89-108页
        6.1.1 双曲线性质第89-90页
        6.1.2 双曲线定位解析分析第90-93页
        6.1.3 水面基线网形分析第93-95页
        6.1.4 双曲线定位模型观测值误差影响分析第95-96页
        6.1.5 双曲线定位模型数值模拟分析第96-104页
        6.1.6 双曲线定位PDOP分析第104-108页
    6.2 声速误差第108-109页
        6.2.1 声速改正误差第108页
        6.2.2 “等声速”问题分析第108页
        6.2.3 声线弯曲误差第108-109页
    6.3 GPS定位误差第109-112页
    6.4 浮标姿态改正第112-117页
        6.4.1 三维数字罗盘第112-113页
        6.4.2 工作模式:第113页
        6.4.3 系统集成第113-114页
        6.4.4 三维数字罗盘的数据第114-115页
        6.4.5 换能器偏移校正数据第115页
        6.4.6 水听器坐标的改正计算第115-117页
        6.4.7 坐标改正精度第117页
    6.5 水声时间测量误差第117-119页
    6.6 多路径误差第119页
    6.7 本章小结第119-121页
第7章 DGPS水下立体定位系统软件集成第121-138页
    7.1 数据结构设计第121-124页
        7.1.1 系统的基本观测数据第121-122页
        7.1.2 面向对象的数据抽象第122-124页
        7.1.3 数据结构设计第124页
    7.2 监控软件集成设计第124-135页
        7.2.1 软件框架第124-125页
        7.2.2 数据通讯模块第125-127页
        7.2.3 水下目标的数据通讯模块第127页
        7.2.4 浮标数据接收模块第127-128页
        7.2.5 多通道浮标数据预处理第128-131页
        7.2.6 “两步缓冲消除法”获取同步数据第131-134页
        7.2.7 定位解算模块第134页
        7.2.8 系统状态监视模块第134-135页
    7.3 系统监控软件 UOcean 界面设计第135-137页
        7.3.1 主框架第135-136页
        7.3.2 系统状态监视第136页
        7.3.3 浮标网形显示第136-137页
    7.4 本章小结:第137-138页
第8章 系统测试与试验第138-149页
    8.1 系统框架第138-140页
        8.1.1 差分GPS基准站第138-139页
        8.1.2 水下收发机第139页
        8.1.3 多功能智能GPS浮标系统第139页
        8.1.4 船基控制中心第139-140页
    8.2 系统定位验证试验第140-142页
        8.2.1 千岛湖定位验证试验第140页
        8.2.2 检核方案第140-141页
        8.2.3 数据处理与结果第141-142页
        8.2.4 千岛湖 45 米试验第142页
    8.3 系统定位性能海洋试验第142-145页
        8.3.1 南海试验第142页
        8.3.2 水下静态定位试验第142-144页
        8.3.3 水下动态定位试验第144-145页
    8.4 水声声速与系统性能试验第145-148页
        8.4.1 抚仙湖试验第145页
        8.4.2 静态测试第145-146页
        8.4.3 动态定位试验第146-148页
    8.5 本章小结第148-149页
第9章 结论第149-151页
    9.1 基本结论第149页
    9.2 论文创新第149-150页
    9.3 问题与展望第150-151页
博士期间成果第151-153页
致 谢第153-154页
参考文献第154-159页
附录第159-164页

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