目標(biāo)定位技術(shù)在軍事、航空航天及生活方方面面中均有廣泛的應(yīng)用,世界各國(guó)都在研究基于不同定位原理下的定位技術(shù)和設(shè)備。本文以靶場(chǎng)彈炸點(diǎn)定位問題為研究背景,結(jié)合中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所具體的靶場(chǎng)項(xiàng)目,討論了基于TDOA聲學(xué)檢測(cè)被動(dòng)定位技術(shù)�？紤]在靶場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中實(shí)際遇到的難題及項(xiàng)目指標(biāo),本文從多個(gè)方面展開討論和分析,從理論分析到實(shí)踐應(yīng)用。其研究?jī)?nèi)容可以大致分為以下幾個(gè)部分:1.針對(duì)實(shí)際定位應(yīng)用中,傳感器間硬件性能的差異和環(huán)境干擾等因素所導(dǎo)致的時(shí)延估計(jì)問題,討論了一種基于頻域概率模型的分頻段時(shí)延估計(jì)校準(zhǔn)算法(PFD-TDE)。其在廣義互相關(guān)算法(GCC)的基礎(chǔ)上,將接收信號(hào)在頻域上進(jìn)行分段,通過一組訓(xùn)練集信號(hào)源接收信號(hào)構(gòu)建測(cè)量節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)間時(shí)延估計(jì)的頻域概率模型,并通過對(duì)不同頻段的概率加權(quán)以獲得整個(gè)頻域信號(hào)的時(shí)延估計(jì)。2.針對(duì)基本的單源TDOA定位問題。在詳細(xì)分析和對(duì)比了標(biāo)準(zhǔn)Chan算法和改進(jìn)Chan算法后,討論了兩類誤差修正算法:分階段局部誤差修正和全局誤差修正算法。分階段局部誤差修正算法將Chan及改進(jìn)Chan算法的各階段誤差分別進(jìn)行修正,其假設(shè)各階段的有偏估計(jì)值修正后為無偏估計(jì)值。全局誤差修正算法分析了算法中各階段估計(jì)值誤差間的關(guān)系,在估計(jì)的最終階段對(duì)最終的估計(jì)值進(jìn)行誤差修正。通過仿真分析可以發(fā)現(xiàn),相比原始算法,兩類誤差修正算法其定位性能均得到了提升,且全局誤差修正算法定位性能優(yōu)于分階段局部誤差修正算法。3.以多信號(hào)源TDOA分離定位問題為研究對(duì)象。針對(duì)不同多信號(hào)源情形,討論了3類多信號(hào)源分離定位算法。首先,針對(duì)異類信號(hào)源分離定位情形,討論了一種基于相似度判決的異類信號(hào)源分離定位算法。而針對(duì)多個(gè)同類信號(hào)源分離定位情形,討論了搜索匹配算法、多基線聯(lián)合定位算法。搜索匹配算法以運(yùn)算復(fù)雜度為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)各信號(hào)源的分離,分離后實(shí)現(xiàn)其定位;在詳細(xì)分析了當(dāng)信號(hào)源空間分布及發(fā)射間隔不同的情況下,空間中傳感器節(jié)點(diǎn)接收到信號(hào)源的時(shí)序特征后,根據(jù)空間接收時(shí)序的雙曲線劃分特性,提出了 一種基于多基線聯(lián)合定位的雙信號(hào)源分離定位算法,算法將長(zhǎng)、短基線陣接收數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,最終實(shí)現(xiàn)雙目標(biāo)源的精確定位。仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在一定的多信號(hào)源條件下,各算法均能實(shí)現(xiàn)多信號(hào)源信號(hào)的分離和定位。4.以靶場(chǎng)炮彈炸點(diǎn)TDOA定位系統(tǒng)為研究對(duì)象,簡(jiǎn)要介紹了該定位系統(tǒng)的組成,包括系統(tǒng)硬件部分、上位機(jī)軟件部分及TDOA定位算法實(shí)現(xiàn)部分。系統(tǒng)重點(diǎn)研究了各節(jié)點(diǎn)間時(shí)鐘同步的解決方法,通過硬件上添加時(shí)標(biāo)及秒脈沖信號(hào),算法中采用數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)對(duì)齊的方式,補(bǔ)償硬件傳輸、數(shù)據(jù)交互所帶來的各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)不同步,從而提高TDOA定位精度。通過2016年某靶場(chǎng)定位外場(chǎng)實(shí)驗(yàn),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TJ410.6
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 靶場(chǎng)定位國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 靶場(chǎng)定位國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 定位技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.4 時(shí)延估計(jì)技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 基于頻域概率模型的分頻段時(shí)延估計(jì)校準(zhǔn)算法
    2.1 引言
    2.2 分頻段時(shí)延估計(jì)算法
        2.2.1 基本互相關(guān)方法
        2.2.2 廣義互相關(guān)算法
        2.2.3 分頻段時(shí)延估計(jì)（FD-TDE）
    2.3 基于頻域概率模型的分頻段時(shí)延估計(jì)算法（PFD-TDE）
        2.3.1 頻域概率模型
        2.3.2 基于頻域概率模型的分頻段時(shí)延估計(jì)
    2.4 靶場(chǎng)試驗(yàn)及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證
        2.4.1 試驗(yàn)場(chǎng)景及參數(shù)設(shè)置
        2.4.2 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
    2.5 本章小結(jié)
第三章 單信號(hào)源TDOA定位算法研究
    3.1 引言
    3.2 基本TDOA定位算法
        3.2.1 基于Taylor級(jí)數(shù)的迭代定位算法
        3.2.2 基于最小二乘的閉合定位算法（Chan算法）
    3.3 Chan改進(jìn)算法及其誤差分析
        3.3.1 階段1:約束最優(yōu)化算法及誤差分析
        3.3.2 階段2:WLS算法誤差分析
        3.3.3 階段3誤差分析
    3.4 誤差修正算法
        3.4.1 分階段局部修正（local correction）
        3.4.2 全局修正（global correction）
    3.5 仿真實(shí)驗(yàn)及分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 多信號(hào)源TDOA分離定位算法研究
    4.1 引言
    4.2 基于相似度判決的多信號(hào)源分離定位算法
        4.2.1 模型建立
    4.3 搜索匹配算法
        4.3.1 模型建立
        4.3.2 Matlab仿真實(shí)驗(yàn)
        4.3.3 本節(jié)小結(jié)
    4.4 多基線聯(lián)合定位算法
        4.4.1 雙信號(hào)源傳播時(shí)序空間劃分
        4.4.2 基于優(yōu)化優(yōu)化布局的雙信號(hào)源分離定位
        4.4.3 Matlab仿真實(shí)驗(yàn)
        4.4.4 本節(jié)小結(jié)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 靶場(chǎng)定位系統(tǒng)
    5.1 靶場(chǎng)定位系統(tǒng)組成
        5.1.1 靶場(chǎng)定位系統(tǒng)
        5.1.2 系統(tǒng)硬件組成
    5.2 上位機(jī)軟件及算法組成
        5.2.1 上位機(jī)軟件簡(jiǎn)介
        5.2.2 上位機(jī)算法簡(jiǎn)介
    5.3 外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
        5.3.1 靶場(chǎng)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景簡(jiǎn)介
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        5.3.3 靶場(chǎng)外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與小結(jié)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文完成的主要內(nèi)容
    6.2 論文展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2894659