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水下目标精确定位系统是国家科技支撑计划课题“海上遇险目标快速接近技术”的一个子课题,目的是对水下沉船与沉物目标进行精确定位,并将定位信息实时显示在定位系统的上位机上,方便用户及时制定出具体的救助打捞计划,提高救助打捞的效率,降低搜寻救助行动的经济投入。该系统由探测船和有缆水下机器人(ROV)组成,探测船上携带超短基线定位器的收发器、姿态补偿仪、电罗经和GPS信标机,ROV上搭载超短基线定位器的应答器、声呐相机、姿态补偿仪、电罗经和高度计等。首先,利用超短基线定位器完成探测船对水下机器人(ROV)的定位,其定位误差通过船载姿态补偿仪和电罗经来修正,利用船载GPS推导出ROV的经纬度坐标；然后,以ROV为参考点,通过声呐相机和其他辅助传感器完成对沉船目标的定位,最后计算出沉船目标相对于探测船的方位和经纬度坐标。在系统定位方案设计的过程中,本课题从定位原理、数据实时性以及定位精度等几个方面分析了声呐相机、机械扫描声呐等仪器并确定了仪器的型号,然后根据所选择的仪器的定位特点,结合辅助传感器,对整个定位系统的定位原理做了详细地推导。软件实现方面,本课题基于Visual C++ 6.0环境编写了上位机显控软件。利用多串口、多线程技术实时采集各传感器和声呐仪器返回的数据；利用图像处理技术分析声呐相机图像,提取出相关的距离信息；完成定位解算和误差修正,这也是定位系统的核心算法,完成了基本的定位计算及相关的坐标旋转修正、地理位置与经纬度坐标转换等关键算法；利用循环链表对定位数据进行存储；通过分析接收的数据来监控各传感器的工作状况并提供报警功能；利用多线程技术使定位数据在显示窗口中实时显示。本文最后通过理论和实验数据分析了超短基线的定位精度,并推导出了整个定位系统的定位精度最差为4.12m,满足用户提出的小于5m偏差的要求。