多元声阵被动声定位研究

针对五元空间声传感器阵列被动声定位中存在着对目标声源位置估计偏差较大的问题,提出了一种七元空间声传感器阵列被动声定位的数学模型,通过数学推导与计算给出了定位公式.利用误差分析理论对比了两种阵列的定位性能,得出了定位偏差与目标声源的俯仰角,方位角和时间延迟量的关系.使用这2种声阵对100个假设目标声源位置点进行估计计算,通过计算机仿真得出了七元空间声阵具有较高定位性能.     

网络传感器阵列目标定距定向的影响因素研究

基于声阵列信号时延估计、双曲线目标定位方法,推导了平面任意三元阵目标定向、定距计算公式,并采用该公式对声传感器阵列定位应用中的时延估计误差、阵列孔径大小、阵元布放误差等因素造成的目标定距、定向误差进行了计算和分析研究. 计算结果表明:在同样的初始误差条件下,采用大孔径阵列可以显著降低定距及定向误差,且定向精度的需求比较容易满足而定距精度的需求较难满足.      

基于声探测的炸点坐标测量技术研究

采用小孔径立体五元阵探测弹丸爆炸声信号,提出一种基于到达时间差(TDOA)的单基阵精确定向、多基阵融合定位的炸点声定位系统。针对采集的爆炸声信号,对比互相关法及阈值法计算时延差时的定向误差;针对爆炸信号因超出传感器最大量程而被削去顶部的波形失真现象,提出一种基于多项式拟合的时延估算方法,给出算法流程图。采用总体最小二乘(TLS)算法进行多基阵定位,详细介绍了TLS算法的推导过程;并通过仿真分析对比了线阵列和环状阵列下的定位误差。通过进行多次户外定位试验,结果表明,该系统定位性能良好,在200 m×200 m范围内定位精度优于1.5 m,满足工程测量需求。     

基于提升小波时间延迟估计的被动声定位研究

 在七元空间声传感器阵列被动声定位的数学模型下,针对一阶离散小波时间延迟估计算法在低信噪比的环境下,存在着时间延迟估计精度较差,导致对目标声源定位精度较差的问题,提出一种基于提升小波时间延迟估计算法.通过仿真和计算证明改进后的算法在低信噪比的环境下估计出较高精度的时间延迟量,计算简便,运行效率较高,提升了七元空间声阵定位的精度,达到了简化算法的目的.     

基于时延估计的多目标被动定位算法

为了利用多目标时延估计实现多目标被动定位,介绍了单目标定位算法原理,并分析了这些算法在多目标定位算法中运用的可能性及难点.从多个目标到达各阵元的多个时延来构造矩阵,利用矩阵的不变子空间形成目标函数,得到了基于时延估计的多目标定位算法.给出了基于时延估计的多目标定位算法的仿真计算结果.仿真计算表明,此算法能有效冗余多阵元数据,解决单目标和多目标被动定位问题.     

面向HBT干涉定位的直线式传感阵列结构优化

针对阵列中传感器阵元对声源定位性能的贡献率不同,开展了基于Hanbury Brown and Twiss干涉定位的阵列优化研究。首先,根据声场HBT干涉定位原理,建立了八元直线传感阵列的声学定位理论模型。其次,以阵列定位误差在1%以内为目标,对八元直线传感阵列进行拓扑仿真优化,得到5种四元直线传感阵列。最后,通过实验验证,仿真优化得到的5种四元直线传感阵列中有2种阵列的定位误差在1%以内。通过对传感阵列拓扑优化的研究,能够降低传感器的个数,且保证对声源的定位性能不变,从而减少了阵列信号处理的复杂性。     

近地炸点定位技术研究

火炮导弹等武器的精度越来越高,而与之相匹配的武器测试评估与训练系统明显滞后。针对传统的四元阵、五元阵定位精度较低,采用单基阵精确定向多基阵融合定位的原理,将小孔径基阵与无线传感网络技术结合,提出一种全天候、多环境适应性、实时性强的炮弹落炸点测量系统。介绍基于小孔径的单基阵定向部分,提出一种改进的立体五元阵,给出优化的定向算法和时延估计方法,详细分析定向误差。户外进行定位实验验证系统性能,实验结果表明,系统单基阵定向方位角小于0.52°,俯仰角小于1.33°,定向性能较好;多基阵对X、Y坐标的定位精度优于0.8 m,对Z坐标的定位精度优于1.5 m,定位精度满足工程需要。     

LMS预处理的相位差机载单站无源定位方法

针对机载单站无源定位精度受限于参数测量误差的实际问题,提出一种改善相位差误差下的网格搜索无源定位方法。首先采用LMS自适应滤波算法对相位差信息进行滤波处理,然后根据定位模型利用观测的相位差建立定位方程,最后通过网格搜索法解算辐射源目标位置。该方法可以在相位差测量误差较大情况下实现对辐射源目标的精确定位。仿真实验结果表明,滤波处理后的相位差误差可以减小到0.14rad以下,而且定位结果优于文献[17]的方法。通过分析定位误差,表明相位差误差在10°范围内,增大网格分辨率和延长观测时间可以提高定位精度,同时也进一步验证了获取高精度相位差信息的必要性。     

基于无线传感器网络拓扑结构的物联网模型研究

随着计算机、通信、自动化控制和人工智能等领域的发展,无线传感网络成为了新兴的网络监控技术,尤其是在物联网目标定位和环境监测上得到了广泛的关注。然而,我国现阶段无线传感器由于受环境和设备质量等因素的影响,传感所采集的数据易产生误差。对隧道和地下矿物勘测工程中常用的面向目标定位与环境监测的基于无线传感器拓扑结构的物联网监测模型进行了详细的分析,仿真实验表明本文提出的定位算法适用于大规模物联网的定位估计,对地下工作人员进行精确定位、下一时刻的位置预测以及地下工程事故后的抢险救灾工作提供了极大便利     

基于粗大误差灰色判别的泰勒级数展开振源定位搜索算法

在利用搜索算法进行振动目标定位时,由于环境复杂性和干扰源频发性,导致时延差测量的一致性差,甚至出现粗大误差,且粗大误差出现的概率急增,而粗大误差的出现严重影响搜索算法的精度和收敛速度.针对这一问题,提出了一种基于粗大时延误差灰色判别和泰勒级数展开的定位搜索算法.算法根据灰色绝对关联度和信号的信噪比确定各个传感器的信度,然后从多个传感器中选择3个信度高的传感器进行定位,估计出振源坐标的初值,据此计算出各传感器的时延差,并与测量时延差作差值,得到多传感器的时延误差序列,再利用粗大误差灰色判别规则,判断并剔除粗大时延误差,最后,利用泰勒级数展开迭代搜索法确定振源位置.该算法能有效提高搜索速度和定位精度,增强了抗干扰能力.     

基于扩展Kalman滤波的声阵列定位数据融合算法

利用各阵元和目标相对于一中心阵元的几何关系建立目标运动方程，坐标变换方程和声阵列测量方程，并以此建立了声阵列目标定位模型。在此基础上提出了基于扩展Kalman滤波算法的目标定位数据融合算法。通过地面目标和空中目标的计算机仿真表明，本算法能够有效地克服由于智能雷布阵的随机性给智能雷定位数据估计带来的困难，对声阵列定位数据也能进行较好的融合，对提高定位精度有一定效果。     

基于灰色预测的无线传感网络路由优化算法研究

无线传感网络路由链路节点分布混乱,导致路由算法稳定性降低,提出基于灰色预测的无线传感路由优化算法。构建无线传感器网络路由节点定位模型,实现传感器节点自主链路分层转发控制,构建无线传感节点控制模型,提高路由探测的参数识别能力;采用灰色关联预测方法,建立无线传感网络路由探测模型,根据路由探测结果,获取教务数据采集系统无线传感器网络最优节点密度分布,融合模糊度参数,构建模糊信息调度优化设计模型,定位最优自适应特征信息,实现无线传感网络路由优化设计。仿真结果表明,无线传感网络路由设计的输出稳定性较好,节点定位精度较高,传输时延较小,提高了教务数据采集系统中的无线传感器网络传输和数据分析能力。     

机动目标被动声定位仿真研究

针对基于时延估计的空中机动目标定位与跟踪的算法仿真问题,提出一种以时变时延信号产生算法为基础的仿真方法.该算法利用FIR滤波器线性相位特性,使模拟的目标信号通过时变FIR滤波器产生相对输入信号有时变时延的输出信号.在考虑了目标的机动、干扰信号、环境噪声以及信噪比后构造出模拟的阵列接收信号,通过定位算法得到目标方位.仿真表明该方法能较好地完成对基于时延估计的被动声定位算法的评估,并具有广泛的适用性和实用性.     

偶极子磁场测量误差对水下载体定位精度影响

将水下地磁异常视为偶极子磁性目标,通过安装在载体上的测量装置测量磁性目标磁场大小与梯度来确定目标与载体间的相对位置.分析了由于磁传感器轴间非正交、增益不一致与零点漂移以及磁传感器安装中心偏差和指向不一致等因素所引起的磁场大小和梯度测量误差,及对水下载体定位精度的影响,并对此进行了数值仿真.结果表明,与磁场梯度相比磁场大小相对误差较小,受误差源的影响较小;相比于安装中心错位和指向偏差,磁传感器的三轴正交性、轴间增益一致性等对磁场梯度测量精度的影响最为明显.水下磁异常定位算法的误差随磁场梯度误差增加而增大,为获得高精度定位必须采用性能优良的磁传感器或对其进行补偿.     

基于无线传感节点到达时间差的定位算法设计

针对无线传感器网络节点定位的问题,深入研究了基于节点信号到达时间差的定位算法,为了提高定位的精度采用基于多点的极大似然估计算法实现无线传感器节点精确定位的需求．重点对无线传感器节点定位过程中各节点的时间同步问题进行了详细设计,给出了一种基于无线传感节点到达时间差的定位算法详细设计方案,经仿真测试表明,设计的无线传感节点定位精度在96．7％以上．     

水下无线传感器网络定位算法分析与研究

位置对于水下无线传感器网络来说十分重要,但由于水下独特的环境和水下通信方式,使得原有的定位算法已不适应,为了研究水下无线传感器网络定位算法.分析了水下无线传感器网络的特点,介绍了已有的水下无线传感器网络定位算法和测距方法,提出新的算法应主要考虑在节能方式下的迅速定位.     

水下载体的声学定位系统测距误差分析

基于单信标测距的定位方法,是水下载体声学定位技术的进一步发展,但是国内外的研究都是基于定位解算方法本身,研究过程中都是给定一个声学定位系统测距误差.本文针对其中的声学测距进行了研究,首次从水声学原理方面着手分析了影响声学测距的误差源以及各误差源对测距误差和定位精度的影响程度.首先分析了声信号传播速度的影响,无论是声速测量误差还是声线弯曲影响,测距误差都表现为一种随水平距离增加而增大的固定误差,水平定位误差在几十厘米的水平;然后分析了声信号传播介质的影响,环境噪声、信号混响和多途会造成信号检测与时延估计误差,测距误差的大小与时延估计误差成正比,水平定位误差与测时误差引起的测距误差大小相当;最后分析了声信号发射接收异步的影响,测距误差的大小既与载体航行速度成正比,也与发射点距信标与航迹垂线的距离成正比,水平定位误差的大小与载体航行速度成正比,载体航行速度1m·s-1的情况下水平定位误差就达到了几米的水平,必须针对发射接收异步的情况进行补偿.     

基于总体最小二乘的多麦克风阵列狙击手定位算法

针对战场狙击手威胁日益增加的严峻现实,提出了一种基于总体最小二乘的多麦克风阵列狙击手定位算法。利用空间上随意摆放的多个线性麦克风阵列,通过枪口激波到达各阵列阵元的时延差及方位角,利用总体最小二乘算法对狙击手位置进行估计;并同时可以得到狙击手的射击时间及环境声速。通过仿真证明算法具有较高的测量精度。     

基于Multi-Agent信号峰频逆源技术研究

在储罐中为了识别到达传感器波的主要模式,开展了将Multi-Agent理论与声发射检测技术结合,并基于岩石中声波传播频散和衰减经验,推演出适用于储罐底板的声源峰频计算公式。通过多传感器线性阵列和圆形阵列声发射实验测试,频率推演能获得准确的源峰值频率值。通过反推声源峰值频率可以推断声源的特性,从而提高评价结果的准确性。与声源峰值频率真值相比,多阵列计算获得结果的误差要低于单阵列逆源结果,反映了Multi-Agent技术用于声源逆源的优势。线性阵列与圆形阵列实验计算得出的声源峰值频率误差均在5%以内,说明该算法准确性很高,可以用于反推声源的峰值频率,对于储罐声发射检测与评价具有一定的应用价值。     

一种基于无线传感器网络的AGV精确定位方法

文章对AGV的定位方法及无线传感器网络进行了研究,在分析了传统AGV定位方法不足的情况下,提出了一种利用无线传感网络技术对AGV进行精确定位的方法.该方法首先利用基于到达时间差(TDOA)的定位算法计算锚节点与盲节点之间的距离,之后利用最大似然估计算法计算盲节点的坐标.提出一种时间参数补偿的方法来消除TDOA测量中的误差.构建了一种新的AGV定位模型来求取AGV的坐标及姿态.实验结果表明该方法有效的提高了系统的抗干扰性能,能够实现较高的定位精度,定位精度在10 cm以内.