被动声目标定位与跟踪的实验研究

目的　研究被动声定位和跟踪的可行性。方法　设计被动声目标定位、跟踪的实验系统,并进行静目标定位实验与运动目标定位与跟踪实验。结果　实验系统对静目标测向精度较高,而测距精度很低;对恒速运动目标,采用测向信息和多普勒频移信息相融合的算法得到了目标运动速度、距离的精确估计。结论　将基于时延估计的被动声测向和线谱频率估计的多普勒频移信息融合可实现对恒速运动目标的跟踪。     

增采样时延估计被动声音定位方法

针对传统的基于广义互相关时延估计的平面五元十字阵被动声音定位算法定位精度低的问题,提出了运用增加采样的时延估计被动声音定位方法,对低采样率采得的信号进行内插,增加采样后再进行五元几何定位。Matlab定位仿真实验结果显示,相同采样率下,改进后的算法平均定位误差仅为传统TDOA算法的1/14,由此表明该方法较大地提高了广义互相关时延估计被动声音定位算法的精度。     

被动声探测引信系统的后置处理

被动声探测目标的定距定位技术，是反坦克、反直升机智能雷弹的关键技术。该文讨论了利用时延法进行被动定位的基本原理，以及采用后置处理的必要性，提出一种简单并有较好效果的后置处理方法，即采用预处理方法，剔除被动测距中的野值，用卡尔曼滤波作为后置处理的基本手段，平滑目标的运动轨迹，降低了误差。这种方法经计算机模拟和以坦克为目标的实验，显示出良好的工作性能，给出了满意的目标距离、速度和方向估计。     

改善被动声呐测距精度的研究

三元基阵水平方向被动测距的精度主要取决于噪声到达相邻阵元的相对时延估计的精确程度。本文从波束形成、相关系数的处理、采样频率确定等方面,探讨了提高时延估计精度的对策,并进行了仿真分析。     

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.     

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.     

实时广义相关时延估计器

在水下航行体的测试中，通常采用被动定位方式获得航行体的运动轨迹，被动定位一般利用空间关系已知的3个或3个以上的水听器来接收目标的辐射噪声，由时延估计器求得这些噪声信号间的相对时延，从而实现目标定位，广义相关时延估计器是其中具有重要价值的一类时延估计器，但是，由于所处理的信号是随机信号，其频谱结构起伏大，时变性强，且存在环境噪声的干扰，其先验权函数难以预知，因而极大地影响了估计器的性能，为了解决这一问题，提出了实时权函数估计算法，并设计了多DSP并行处理系统加以实现，通过在不同时间和水域对不同水下航行体的实际测试检验了估计器的有效性，实际应用表明，该广义相关器在目标源信号谱结构变化时时延估计性能基本不受影响，具有稳健的时延估计性能和自适应能力。     

低频段内的频谱细化技术

在被动时延定位系统中,时延估计通常采用互相关函数进行计算,本文采用MCZT算法来计算相关系数,通过仿真结果证明这种方法可以精确计算相关函数的峰,与FFT算法相比,信号的时延估计精度显著提高。     

基于麦克风阵列的声源定位算法研究及DSP实现

基于时延估计的声源定位技术是目前出现的定位方法中计算量最小、最易于实时应用的方法。时延估计的精度和鲁棒性是实现麦克风阵列声源定位系统精确与稳定的关键要素。然而在实际环境中大多存在较大的环境噪声和比较强的反射,影响了时延估计的准确性,进而影响对声源位置的准确估计。为了提高定位的精度,本文采用结合多帧加权平滑方法的GCC-PHAT-进行时延估计,仿真证明这种时延估计的方法在有噪声和混响存在的条件下仍然有比较高的准确性和比较好的实时性。搭建了一个四通道声源实时定位系统,对该系统的性能进行了测试。实验结果表明,在实验室的有噪音和反射的环境中,该系统的角度定位精度基本上能够控制在一个较小的范围内,具有比较强的应用性和稳定性。     

被动声目标定位与跟踪的实验研究

研究被动声定位和跟踪的可行性。方法设计被动声目标定位,跟踪的实验系统,并进行静目标定位实验与运动 目标定位与跟踪实验。结果实验系统对静目标测向精度较高,而测距精度很低;对恒速运动目标,采用测向信息和多普勒频移信息相融合的算法得到了目标运动速度,距离的精确估计。     

风对被动声定位的影响及其修正

本文阐述了利用声被动定位的基本原理,并确定了风对声定位精度影响的模型,推到了修正风引起误差的算法,经过修正后声被动定位得误差明显减小,能够得到比较满意的效果。     

基于到达时间差的声源定位算法与实现

基于到达时间差的声源定位方法由时延估计和定位估计两部分构成,第一步的误差会带入到第二步从而造成累积误差,影响最终定位精度.针对这一问题,本文提出了一种改进的声源定位方法,采用累积互功率谱相位时延估计,并在此基础上结合球形插值算法进行定位.为了验证该算法在实际声场环境下的可行性和有效性,构建了三维麦克风阵列声源定位系统.实验结果表明,本文所提出的方法可以有效减少误差,提高最终定位精度.     

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.     

提高时延估计精度的方法研究

该文在分析各种时延估计方法的优缺点的基础上,研究提高时延估计计算精度的方法。文中提出采用线性调频Ｚ变换的方法来提高时延估计的精度。结合采用广义互相关原理,采用线性调频Ｚ变换对直升机声音信号进行了仿真计算,在有一定相关噪声的条件下,时延估计误差的方差可达到５μｓ以内,优于其它的时延估计方法的计算结果。反映了该方法是一种较好的方法,具有实际意义。将该方法用于智能雷弹中,可以合轩弹对直升机的声定矩误差控     

基于到达时间差的平面声无源定位技术研究

时延估计的定位方法在现有的声源定位方法中精度相对较高,本文采用多个声音传感器和AVR单片机实现了区域内的声源定位,验证了算法的可行性和技术性能,能够比较精确的完成对于单声源的定位。     

基于极大似然的智能地雷被动声阵列测向

被动声定位是智能地雷的关键技术之一，其中声传感器阵列测向确定了目标的方位角信息。通过Cramer—Rao下界分析了影响测向精度的因素，并将极大似然估计应用于智能地雷均匀圆阵的测向技术中，通过外场测试对坦克目标进行了相关的测向分析，结果表明精度满足智能地雷的系统要求。     

基于遗忘加权的变步长自适应管网泄漏定位方法

供水管道发生泄漏时会产生泄漏声信号,为克服声信号传播速度不确定对泄漏定位的影响,提出基于三传感器泄漏检测与定位模型,解决声速依赖经验值的问题;对变步长的LMS自适应滤波算法做了改进,在步长因子迭代过程中引入历史误差的遗忘加权和进行补偿,同时加入滑动窗,提高收敛速度的同时降低稳态失调.研究结果表明:该方法能够实现准确的时延估计,在保持较小稳态失调的基础上提高算法的收敛速度,提高管网泄漏的定位性能.     

广义二次相关时延估计算法改进

在基于TDOA的声源定位算法中时延估计的精确度是关键,时延估计极小的误差也会导致定位结果的偏离,因此为了提高声源定位的精度,必须对时延进行准确的估计.传统的广义互相关时延估计方法是通过添加相应的加权函数来提高语音信号中的有效成分,从而提高时延估计的精度.然而现实中声学环境非常复杂,在较低信噪比的情况下,传统广义互相关时延估计法的性能开始下降,导致时延估计误差变大.针对这一问题提出了一种基于二次相关的广义互相关时延估计改进算法,该方法首先通过滤波器对接收到的音频信号进行滤波,再利用二次相关抑制了噪声对信号的干扰,然后对加权函数进行改进,提高时延估计精度.最后计算机仿真实验表明,无论在低信噪比还是在高信噪比甚至是弱混响的环境下,该方法都获得了较好的时延估计性能.     

基于时差的管道内检测器定位系统方位角估计方法

针对卡堵的管道内检测器需要进行定位的问题,提出了基于声达时间差原理的方位角系数估计方法,并对估计误差进行了理论分析.该方法利用平面四元十字阵对目标声信号进行采集,无需提前标定声音在土壤中的传播速度或者增加传感器的数量.将采集到的各路声信号进行时延估计后,通过时延估计值的四则运算即可得到方位角估计结果.实验数据表明,该方法具有较高的估计精度,可以获知卡堵的管道内检测器的方位,方便下一步的准确定位工作,具有较好的应用前景.     

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.