附加浮标基线约束的GNSS/A定位联合平差方法

张世美; 王振杰; 孙振; 聂志喜; 李伟嘉

doi:10.13203/j.whugis20220190

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附加浮标基线约束的GNSS/A定位联合平差方法

大地测量学与导航 | 更新时间：2026-11-05

- 附加浮标基线约束的GNSS/A定位联合平差方法
- A Joint Adjustment Method with Between-Buoy Baseline Constraint for GNSS/A Underwater Precise Positioning
- 武汉大学学报（信息科学版） 2025年50卷第3期页码：528-534
- 作者机构：
  
  中国石油大学（华东）海洋与空间信息学院，山东青岛，266580
- 作者简介：
  
  张世美，博士生，研究方向为水下导航与定位。zhangshimei415@163.com
  王振杰，博士，教授。sdwzj@upc.edu.cn
- 基金信息：
  
  青岛海洋科学与技术试点国家实验室“问海计划”(2021WHZZB1000;2021WHZZB1001);国家自然科学基金(42174020)
- DOI：10.13203/j.whugis20220190
  中图分类号： P229
- 收稿：2024-03-10，
  
  纸质出版：2025-03-05
- 稿件说明：
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张世美,王振杰,孙振，等.附加浮标基线约束的GNSS/A定位联合平差方法[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(3):528-534.

ZHANG Shimei,WANG Zhenjie,SUN Zhen,et al.A Joint Adjustment Method with Between-Buoy Baseline Constraint for GNSS/A Underwater Precise Positioning[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(3):528-534.
张世美,王振杰,孙振，等.附加浮标基线约束的GNSS/A定位联合平差方法[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(3):528-534. DOI：10.13203/j.whugis20220190

ZHANG Shimei,WANG Zhenjie,SUN Zhen,et al.A Joint Adjustment Method with Between-Buoy Baseline Constraint for GNSS/A Underwater Precise Positioning[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(3):528-534. DOI：10.13203/j.whugis20220190

摘要

为解决海面换能器位置误差对海底大地控制点定位精度的影响，将海面浮标和海底应答器均作为未知点，并把海面浮标间的基线信息作为约束条件，提出了附加浮标基线约束的GNSS/A（global navigation satellite system/acoustic）定位联合平差方法。首先，利用海面浮标间基线信息构建互测距方程，把海面换能器位置作为虚拟观测，与水下声学测距共同组成联合函数模型进行解算；然后，基于方差分量验后估计理论，对海面浮标位置、声学测距和浮标基线3类观测值进行准确的权重配比；最后，采用模拟数据进行验证。实验结果表明，所提方法的定位精度比传统定位方法提高了17.5%~46.3%，比联合平差方法提高了16.5%~45.8%。

Abstract

Objectives

To mitigate the impact of acoustic transducers' coordinate errors on the positioning accuracy of undersea geodetic control points

an improved joint adjustment method incorporating between-buoy baseline constraints is proposed for global navigation satellite system/acoustic （GNSS/A) underwater precise positioning system integrated with a moored buoy observation system. This method treats both the surface buoy and the seafloor transponder as unknown points

using the mutual ranging information between GNSS buoys as constraints.

Methods

First

the mutual ranging equation is formulated based on the baseline information between buoys

and the positions of the acoustic transducers provided by GNSS positioning are introduced as virtual observations. These are combined with underwater acoustic ranging data to form a joint functional model for solving the equations. Then

to balance the covariance matrices of buoy positions

baseline observations

and acoustic observations

variance component estimation is applied to improved joint adjustment process. This step accurately determines the weight matrices for the three types of observations. Finally

the proposed method is verified using simulation data.

Results

Experimental results indicate that the proposed method significantly enhances the positioning accuracy of seafloor transponders. The positioning accuracy is improved by 17.5% to 46.3% compared with the conventional positioning method

and by 16.5% to 45.8% compared with the joint adjustment method.

Conclusions

The simulation results further demonstrate that the proposed method outperforms the other two methods

showcasing its superior performance in undersea geodetic control point positioning.

关键词

Keywords

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