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第1章　绪论1

1.1　定位与导航概述1

1.2　水面舰船的定位导航方法1

1.3　水下导航定位技术的发展3

1.4　水声定位与导航技术简介4

1.4.1 水声定位系统4

1.4.2　声学测速和计程设备6

1.4.3　地形地貌测量7

1.5 声呐方程及有关参数9

1.5.1 主动声呐方程10

1.5.2　被动声呐方程12

1.6　本书的安排12

参考文献13

第2章　短基线水声定位系统14

2.1 引言14

2.2　使用非同步信标的短基线系统15

2.3　使用应答器的短基线水声定位系统16

2.3.1 使用应答器的优点16

2.3.2　定位解算方法16

2.4　位置修正18

2.5　短基线系统的应用实例——船舷悬挂式目标轨迹短基线测量系统19

2.5.1 引言19

2.5.2　定位方程19

2.5.3　误差源分析20

2.5.4　基阵校准与水下姿态修正22

2.5.5 距离模糊问题和数据预处理23

2.6　本章小结26

参考文献26

第3章　超短基线水声定位系统27

3.1 引言27

3.2　入射角和深度方式（非同步信标方式）位置解算28

3.3　入射角与距离算法（应答器或响应器方式）30

3.4 超短基线定位系统定位误差分析30

3.5　改善超短基线定位系统定位精度的措施32

3.5.1 引言32

3.5.2　增大基元间距改善定位精度33

3.5.3 采用宽带信号提高定位精度34

3.6　超短基线定位系统相位差测量方法37

3.6.1 自适应陷波滤波器（Notch滤波器）37

3.6.2 自适应相位差估计器38

3.7　超短基线定位系统的标校39

3.7.1 基元相位差校准39

3.7.2　超短基线系统的海上校准42

3.8　本章小结44

参考文献45

第4章　长基线水声定位系统46

4.1 引言46

4.2　长基线水声定位系统的几种应用模式47

4.2.1 舰船导航模式47

4.2.2 长基线有缆潜器（TTS）导航模式48

4.2.3　长基线无缆潜器（FSS）定位模式48

4.3　海底应答器阵的校准50

4.3.1 2个应答器的情况50

4.3.2 3个应答器的情况50

4.3.3　用于四边形应答器阵的两种校准方法51

4.4　长基线定位系统的跟踪定位算法54

4.4.1 2个应答器导航54

4.4.2 3个应答器导航定位56

4.4.3 4个应答器导航定位57

4.5　长基线深水应答器水声导航系统应用实例58

4.5.1 系统组成58

4.5.2　定位解算方程58

4.5.3　定位解算方法59

4.5.4　海底应答器阵相对位置的测定60

4.5.5 深水长基线系统的声速补偿63

4.5.6　数据的预处理64

4.6　本章小结65

参考文献65

第5章　声多普勒测速技术66

5.1 引言66

5.2　舰船多普勒测速原理66

5.2.1 多普勒效应的时域分析66

5.2.2　舰船多普勒测速原理68

5.3　影响多普勒测速的主要因素及改进方法69

5.3.1 由解算公式近似引起的误差69

5.3.2　船舶摇摆引起的测速误差及摇摆补偿70

5.3.3 声速引起的测速误差73

5.3.4　有限波束宽度的影响73

5.3.5 噪声对频率测量的影响74

5.3.6 安装角度偏离误差及其校正75

5.4　相控阵多普勒测速技术77

5.4.1 引言77

5.4.2　使用相控阵可补偿声速的基本原理77

5.4.3 相控阵布阵及相控收发的实现78

5.5 多普勒计程仪在大深度使用时摇摆问题的分析及摇摆补偿83

5.5.1 摇摆分析83

5.5.2 摇摆补偿86

5.6　多普勒测速声呐的频率测量87

5.6.1 过零点频率测量方法87

5.6.2 复相关频率测量方法91

5.7　本章小结94

参考文献94

第6章　声相关测速技术96

6.1 引言96

6.2　声相关测速的基本原理97

6.2.1 波形不变原理97

6.2.2　接收器信号相关的几何条件99

6.3　时间相关测速和空间相关测速100

6.3.1 时间相关测速100

6.3.2 空间相关测速102

6.4　相关测速声呐的海底回波和体积混响104

6.4.1 海底回波104

6.4.2　体积混响106

6.5　声相关计程仪的有关参数108

6.5.1 时间相关计程仪接收器的间距108

6.5.2 时间相关计程仪载体速度与深度的关系（速度—深度积）109

6.5.3　相关计程仪需要的信号噪声比110

6.6　声相关计程仪的信号形式111

6.6.1 时间相关计程仪的信号形式111

6.6.2 空间相关计程仪的信号形式113

6.7　时空相关测速模型115

6.7.1 海底散射信号多阵元接收的理论时空相关矩阵的表示115

6.7.2 时空相关函数的理论模型116

6.7.3 时空相关信号处理算法简介119

6.8　本章小结121

参考文献122

第7章　多波束回波测深技术124

7.1　引言124

7.2　多波束测深的基本原理126

7.3　多波束测深仪的波束形成技术128

7.3.1 DFT波束形成方法128

7.3.2　直接相移多波束形成130

7.4　信号到达时间测量——能量中心收敛法和特征窗时延估计法132

7.4.1 引言132

7.4.2　能量中心收敛法133

7.4.3　特征窗时延估计法135

7.5　分裂波束相位差检测136

7.5.1 分裂波束的概念及子阵间的相位差136

7.5.2　子阵信号相位差的模糊问题137

7.5.3 分裂子阵相位差的估计139

7.6　利用多子阵的海底检测140

7.6.1 多子阵的相位斜率140

7.6.2 多子阵海底深度估计方法——海底图像变换法142

7.7 BDI和WMT处理143

7.7.1 引言143

7.7.2 BDI处理145

7.7.3 WMT处理147

7.8　声速补偿和声线跟踪149

7.9　本章小结150

参考文献150