被动定向浮标阵定位误差仿真分析

仿真分析了被动定向浮标阵为正三角形阵时,阵元间距等几种因素对利用最小二乘法解算目标位置精度的影响。仿真结果表明,在相同的位置误差和测向误差下,当目标在一定范围内时,阵元间距增大,定位误差增大,当目标位置超出该范围后,浮标阵定位误差急剧增大,阵元间距大的浮标阵定位误差反而小;在其它条件相同时,位置误差(测向误差)增大,定位误差增大。因此,为提高三角形阵的定位精度,应尽量提高浮标的测向精度和浮标位置精度;使用中应根据浮标性能和实际使用需求选取合理的布阵间距。     

多冲击声源定位算法

为了解决导弹、空投鱼雷等各种类型物体入水点精确定位问题,针对多个冲击声源产生的复杂抵达序列,提出先排序组合定位,再对最小方差项排序,然后用组合关联模型选取最优解组合的算法,实现对多个冲击声源目标的精确定位.误差分析给出了阵位误差和测时误差对定位精度的影响.仿真测试了13枚弹头在130m×30ｍ区域内、1s时间内均匀分布的冲击定位情况,13点定位误差与阵位预置误差基本相当,并且,冲击区域在阵中心时的定位精度高于冲击区域在阵边缘时的定位精度.港内试验验证了该算法能够有效地对多个点进行解算定位,其定位精度在5m以内.     

一种水下GPS系统及其在蛙人定位导航中的应用

研究了一种适用于蛙人导航的水下GPS系统。针对蛙人执行水下任务所需的高精度导航,提出了一种由主动声纳浮标作为定位基站的GPS定位系统,介绍了该系统基于延时测量的定位原理和求解方法,给出了Kalman滤波器和扩展Kalman滤波器的设计,并通过数值仿真进行了验证,结果表明：为提高定位精度,在定位解算的基础上进行滤波平滑是必要的。     

被动定向浮标阵卡尔曼滤波目标跟踪研究

文章研究利用被动定向浮标阵定位跟踪水下机动目标的方法,基于卡尔曼滤波(Kalman Filter, KF)原理提出一种定位跟踪滤波器的具体实现方法。该方法能够整合多枚浮标现在及过去有误差的测量数据,提高定位精度,同时连续输出水下目标运动参数估计从而锁定目标运动轨迹。该方法实现的关键在于建立水下目标与浮标阵的数学迭代运算模型,包括状态空间的动态与观测过程。由于被动定向浮标阵目标跟踪是一个非线性估计问题,而卡尔曼滤波器是线性的,因此文章设计了近似的线性观测方程以利用卡尔曼滤波来解决这个问题。通过计算机仿真研究该滤波器的跟踪效果并与最小二乘法进行比较,估计精度明显高于最小二乘法。同时通过仿真验证该滤波器可以自适应跟踪目标的非稳态运动过程。该方法在工程实践上具有一定应用前景与指导意义。     

不同布阵方式下球面交汇定位系统性能分析

长基线阵球面交汇定位系统中,布阵方式将影响水下目标的定位精度。首先从理论上对定位原理进行了讨论;然后通过仿真定量分析了不同布阵方式下的定位误差。分析结果表明,水平阵无法实现三维定位,通常只能实现二维平面定位,定深则需由深度传感器完成。另外,当测量阵的孔径较大且水下目标位于水平测量阵的正下方时,定位误差最小。     

基于粒子滤波的多枚声呐浮标联合跟踪定位算法

由于被动声呐浮标目标测量源的不确定性以及位置解算方程的非线性,声呐浮标联合跟踪定位面临着非线性非高斯问题,提出一种基于粒子滤波的多枚声呐浮标联合跟踪定位算法。该算法将最优贝叶斯滤波与蒙特卡洛随机采样方法相结合,在更广义的条件下实现了目标最优状态估计。算法仿真结果表明,可以较大程度的提高目标位置估计精度。     

多浮标定位系统最优布站分析

针对多基地、多浮标定位系统,不同的布站方式、布站数量对系统定位误差均有一定影响。从定位误差方程推导出定位误差最优目标函数,探讨了在有限的条件下如何提高系统定位精度,给出了精度与布站数、布站距离、布站位置之间的关系。通过分析基本布站方式,以及布站方式与精度之间的关系,根据得到的分析方法,对三种布站方式进行了精度分析,得到了与实际情况相符的结果。通过Matlab仿真,给出了3～8个浮标与定位精度的效果图示,分析了布站数与定位范围、布站半径与布站面积之间的关系,并得到最佳布站方式及布站半径,在实际应用中具有较好的参考价值和指导意义。     

双基阵被动定位位置估计算法研究

根据双基阵被动定位的特点，分别论述了仅利用方位测量信息的交叉测向法定位原理和利用方位及时延差测量信息的测向测时差法定位原理，并在相同的仿真条件下，对两种方法的定位性能进行了比较。介绍了可提高被动定位精度的数据预处理和最小二乘拟合方法。通过蒙特卡洛仿真分析比较了基阵位置、基阵间距及各种测量参数改变对定位性能的影响。仿真结果表明，基于纯方位测量信息和方位—时延差测量信息的双基阵被动定位方法，避免了观测平台的机动，具有较好的可观测性，经过必要的改进，可用于对海上机动目标的无源定位。     

多站式时差定位系统的误差空间分布特性

在设备误差、人为误差稳定的情况下,多站式时差定位系统在某些特定区域会出现明显的大误差,针对三站式、四站式无源时差定位系统,利用计算机,结合数值模拟和解析式分析,对时差定位系统的误差空间分布特性进行研究.结果表明三站式时差定位系统的误差空间分布具有指向性,误差空间分布收到三个站点构成的三角形几何特性的影响;四站式时差定位系统的定位低精度区域符合特定的双曲线,这一双曲线可在解算方程的系数矩阵不满秩时导出,双曲线方程受到站点位置影响.     

利用相关峰内插时延估计提高四元阵定位精度

超短基线定位系统具有基阵尺寸小、易于安装等优点,被广泛应用于海洋科学领域。但超短基线作用距离短,远距离定位精度不高。为了改善超短基线的定位精度,在四元阵被动定位结构基础上,采用相关峰内插时延估计算法进行超短基线定位。仿真结果表明该算法能够较好地估计时延差值,有效改进定位精度。     

线列阵声纳近场常规波束形成的理论性能

研究了线列阵声纳应用常规波束形成方法进行目标被动定位的理论性能。在反潜战中,重型热动力鱼雷是潜艇面临的重要威胁。为对鱼雷实施被动定位,推导了常规波束形成方法目标被动定位的渐进方差,并与克拉美-劳下界进行了比对分析。此外,通过数值方法研究了信号强度、目标位置、基阵孔径和积分时间等参数对被动定位性能的影响。结果表明：应用现有的声纳设备（如潜艇舷侧阵）来解决中等距离的鱼雷被动定位问题是完全可能的。     

Chan算法在海上声源定位测量中的应用

针对到达时间差（Time Difference of Arrival,TDOA）体制下海上声源定位测量问题,研究了Chan算法在定位测量中的应用。建立了基于TDOA体制的海上声源被动定位模型,推导了Chan算法求解TDOA定位方程的步骤,采用了蒙特卡洛数值方法对Chan算法与初始值选择真值的泰勒（Taylor）级数展开法在不同阵元数条件下的定位精度进行了比较,得出了Chan算法在海上声源定位测量中应用条件及基阵布设原则。仿真结果表明,在一定条件下,Chan算法可应用于海上声源定位测量且定位精度较高,研究结果可为海上声源测量系统定位算法设计及基站布设提供参考依据。     

双站纯方位定位中相关问题研究

为了深入了解多站无源定位的机理进而提高其定位精度,对双站纯方位无源定位中的相关问题进行了理论分析。首先研究了影响双站定位性能的因素,指出只有当测量误差足够小及两传感器间夹角不接近 0和 π时,双站系统才具有无偏性并有可能达到一致性估计;其次,指出当过小和过大夹角相对于 0和 π而言具有相同的幅度时,过小夹角对定位精度的消极影响要大于过大夹角;最后,分析了两种定位误差协方差获取方法的等价性。仿真结果验证了对上述问题的分析,并指出本文结论可以应用到基于传感器管理的多站无源定位算法中。     

主/被动联合多基地航空搜潜定位及误差分析

根据主／被动联合多基地航空搜潜中主动声源、目标、被动接收器之间的空间几何位置关系,建立了目标位置的数学模型,确立了目标空间位置与主动声源-被动接收器声传播时间、主动声源-目标-被动接收器声传播时间、浮标方位角之间的关系;在此基础上,建立了各参量测量误差对目标定位误差影响的数学模型;最后,对所建定位及误差模型进行了仿真分析。     

二维MUSIC近场被动定位方法

介绍了一种高精度的近场被动定位方法——二维MUSIC被动定位方法。它是一种在距离和方位上进行二维联合搜索的高精度被动定位方法。将MUSIC（多重信号分类）算法与近场聚焦波束形成方法相结合,能大大提高对近场目标的定位精度。先推导了基于均匀线列阵的二维MUSIC近场被动定位方法的定位原理,通过仿真比较了二维MUSIC被动定位方法与常规聚焦波束形成的定位性能,仿真表明,二维MUSIC被动定位方法的定位性能要明显高于常规的聚焦波束形成被动定位方法。并仿真了该方法在不同的阵元间距以及不同的目标距离时的定位性能,验证了该方法的可行性和有效性。     

双耳低频高分辨快速精确定向算法

小型被动探测节点由于成本低、布放简单等原因在水声领域应用广泛。已有的被动声测向技术在这种条件下存在定向精度低、角度分辨力差等缺点。为了解决小孔径基阵的目标快速精确定向问题及多目标分辨问题,将人类听觉系统对低频声源的定向过程与高精度时延估计算法相结合,提出双耳低频高分辨快速精确定向算法。通过理论分析和仿真与湖试数据的处理,证明算法对小孔径阵在低采样率的情况下可以对多个目标的方位进行快速精确估计,并可获得各目标的频率信息,利用频率的不同可以分辨相同方位入射的不同声源。     

Leveraging Logical Anchor into Topology Optimization for Indoor Wireless Fingerprinting

The indoor subarea localization has wide application space in dynamic hot zone identification, indoor layout optimization, store dynamic pricing and crowd flow trend prediction. The ubiquitous mobile devices provide the opportunity for wireless fingerprinting-based indoor localization services. However, there are two short board where the existing methods have been criticized. One is that a tagging approach requires a large number of professional surveys for wireless fingerprint construction, which weakens the scalability of the methods. The other is that the crowdsourcing-based methods encounter the cold boot problem in the system initial stage. To address these issues, the paper proposes a topology optimization approach leveraging the dynamic logical anchor selection into a subarea localization system. First of all, a new annular-based radio map construction strategy with the feedback selection of logic anchor is designed to release the pressure of site survey. The implementation of this strategy harnesses the characteristics of the indoor building structure and inter subarea overlapping recognition, without the topology and distribution of physical anchor (e.g., access points or POIs). Secondly, exploiting the probabilistic support vector machine algorithm, the target is localized in the corresponding subarea in a real-time pattern. Furthermore, the localization error is calibrated with an error recognition algorithm. Finally, massive experiments are implemented on a prototype system. The results show that the proposed method can decrease the overhead of the system initialization and achieve higher localization accuracy compared with the existing approaches.     

一种多途环境下水下运动目标被动定位方法

本文根据实际情况建立多途信道和传播模型，由此模型提出了一种利用单水听器进行目标距离事先预知，事后修正的被动测距方法，文章分析了测距误差，在此基础上又提出了利用３个水听器组成的基阵进行运动目标被动跟踪定位的方案，根据该方案建立的定位系统进行海上试验，数据处理结果令人满意，海上试验表明，该方案是一种易于实现而又非常实用的方法。     

室内五元十字阵被动声定位

研究了在室内利用五元十字阵实现被动声定位方法.提出了目标象限判断方法,俯仰角修正方法,近距离精度计算修正方法,给出了距离和方位角精度计算表达式以及俯仰角和目标定位精度数值模拟结果.文章在一定条件下做了定位误差仿真,仿真结果表明精度修正计算方法合理有效.在实验室中成功地做了近距离静止小目标精确定位实验.在大约2m的距离内...