多冗余被动定位系统精度分析

针对基于二元矢量传感器浮标的被动式水声定位系统高精度定位区域小的问题,采用增加浮标个数构成具有一定冗余度的测量阵,提高了系统定位精度,并且研究了冗余度对定位精度的影响。文中首先对基于纯方位测量的被动定位技术给出了多基阵解算算法的原理和解算步骤,然后仿真了多种冗余度(6~12个浮标)和不同阵型下的被动定位系统的定位精度。结果显示定位误差分布与测向误差、目标所处位置、阵元个数以及测量阵阵型有关,而且定位误差分布具有对称性。周边浮标组合在阵的中心区域定位精度较高,对角组合可以弥补四边连线附近的低精度区域。该仿真结果在参加的系统海上试验中得到了验证。     

水平组合阵列的时反被动定位特性研究

在浅海波导中,大孔径的水平时反阵可以对声源实现有效的被动定位。对于单个水平阵而言,当声源位于水平阵端射方向时,水平阵的被动时反定位性能最好。当声源偏离端射方向时,水平时反阵的定位性能会迅速下降,直至对目标的被动定位失效。本文研究了单个水平时反阵的可视区域,并提出了一种组合式的水平时反阵,有效地克服了单水平阵被动时反定位性能随声源入射方向改变而下降的不足。     

改进的波束形成算法及其在多声源定位中的应用

为提高多点声源工况的定位精确度及简化设备,对传统波束形成算法进行改进。引入改进扫描中的扫描向量并结合遗传算法对求解域内的非线性方程组进行求解,从而提高定位精度。基于改进算法,在消声室内采用空间星型(Y型)传感器阵列对不同声源进行定位,并将结果与传统算法定位结果进行比较。由比较可见:当多个声源相距较近时,这些源等效于单一点源,两种算法定位结果基本一致;但当声源相互距离增大时,改进算法可以有效提高定位精度,并准确定位多个源的位置。     

基于广义逆波束形成的扩展性噪声源定位误差影响因素仿真研究

实现噪声控制的前提是正确识别出主要的噪声源,研究噪声源空间指向性对于噪声源的辨识和预测有重大意义。为提高复杂声源的分辨率,以单极子点源形成扩展性声源表征噪声源,引进广义逆波束形成算法对扩展性声源进行声源定位。通过仿真计算,分析了广义逆波束形成(Generalized Inverse Beamforming,GIB)算法中麦克风阵列阵元数、测量距离对定位效果的影响,系统比较了去自谱算法和GIB算法对点声源、扩展性声源(5个紧密相连的单极子点源)的分辨率。仿真表明:GIB算法中定位效果受阵元数目影响不大,相对提高了点声源的定位精度,而且能分辨出扩展性声源。     

四元十字麦克风阵声源定位算法研究

为对声源进行精确定位,该文设计一种基于广义互相关法时延估计的四元十字麦克风阵的声源定位算法。推导目标声源的方位角、俯仰角以及距离的计算公式,搭建实验和仿真平台,将该算法运用于平面声源定位中进行验证。采用LabVIEW软件进行算法的三维空间仿真实验,通过对各麦克风采集信号进行相关分析和处理,实现声源的定位,测试该系统在实际应用中的性能。二维平面定位实验结果声源距离的误差范围在0.01～0.02 m之间,距离偏差百分比误差范围在5.5%之内,仿真结果坐标与实际声源坐标的结果误差范围在10%～15%,该系统的坐标偏差误差在7%之内,距离偏差百分比误差范围在4%之内。搭建实验平台进行三维空间定位测试,实验结论表明,距离偏差百分比低于9%,表明该系统对声源定位速度较快,误差在合理范围内,精度理想,能够比较准确地对声源进行定位。     

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。     

数据关联方法在多点定位系统中的应用

多点定位系统应用于广域目标定位时,可以采用目标气压高度对定位算法进行修正,从而保证算法的收敛性,提高定位精度.但不是所有民航机载二次应答机发送的应答信号模式中都包含目标气压高度,为了解决这个问题,多点定位系统采用了一种数据关联方法,使得在没有获取到目标气压高度时可以利用关联获得目标上时刻最新高度,由此修正定位算法.此外,通过关联还可以获取目标上时刻最新水平位置,在由于监视区域宽广造成只有3个站来定位目标而出现双解时可利用该水平位置选取正确解.通过实际数据测试验证了该方法的可行性.     

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。     

基于MUSIC算法的复合材料近场冲击源定位

为了提高算法在近场冲击源的定位精度,提出了基于多重信号分类(MUSIC)算法的复合材料近场冲击源定位方法.首先通过Fresnel近似将一维远场模型扩展到二维近场模型;接着应用Gabor小波变换从冲击的宽带信号中提取某一中心频率的窄带波;最后应用二维近场MUSIC算法,扫描整个监测区域,可以同时得到冲击源的距离和方位角.复合材料层合板的冲击实验结果表明该方法能够精确有效地对冲击源进行定位,距离的定位误差不超过0.94 cm,方位角误差不超过1°.     

基于亥姆霍兹方程最小二乘法的运动声源识别研究

为有效解决水下运动声源的噪声源识别问题,研究了基于移动框架技术（MFAH）和亥姆霍兹方程最小二乘法（HELS）的运动声源识别理论,建立了基于MFAH与HELS的组合声全息算法,并通过了水池实验验证。实验研究结果表明该组合算法能够对水下任意形状运动声源进行准确识别,能够获得较高的声源定位精度,并且适用的频率范围较宽;对于存在多个相干声源的复杂声场,仅要求阵列的全息测量面为重建面的1.3倍就能够较准确的识别定位噪声源,实现了用小测量面、快速识别定位运动噪声源,为进一步的工程应用提供了方便     

声压基阵误差单辅助矢量水听器快速校准方法

针对方位依赖的声压基阵误差校正困难问题,提出了声压基阵误差单辅助矢量水听器快速校准方法。利用精确校正的单只矢量水听器,就可以对声源方位及方位依赖的声压基阵幅度相位误差,进行无模糊的联合估计。由于阵元位置误差、互耦及通道的幅度相位误差均可以等效为方位依赖的基阵幅度相位误差,所以可以对多种同时存在的基阵误差进行校正。该方法适用于任意的阵列结构,不存在参数联合估计的局部收敛问题,只需参数的一维搜索,运算量小可实时在线完成。通过计算机仿真实验验证了该方法的有效性。     

星载稀疏阵扫描模式干涉雷达动目标检测研究

地面动目标检测(GMTI)是星载分布式雷达的重要应用之一,利用星载稀疏阵可增加系统虚拟孔径,以改善动目标检测性能.扫描模式干涉雷达(Scanning Pattern Interferometric Radar,简称SPIR)是一种雷达天线阵波束扫描的新型GMTI雷达,用点扩展函数(Point Spread Function,简称PSF)与扫描结果进行解卷积,就能恢复出地物后向散射系数,然后利用杂波位置来检测动目标.本文分析了SPIR方法的基本原理,并对有不同位置误差的阵列进行了SPIR仿真,比较仿真结果发现,在一定误差范围内,准确测量孔径实际位置比精确控制孔径位置更重要.     

一种声速-位置联合估计的水声导航定位方法

长基线水声导航定位方法利用各信标到水下航行器的信号传播时间和等效声速来估计水下航行器的位置,但各信标到水下航行器的等效声速估计存在误差,导致定位误差较大,且随着导航距离的增加,定位误差呈增长趋势。针对这一问题,提出了一种基于粒子滤波的水声导航定位方法,将等效声速和水下航行器的位置作为估计状态参量,通过测量信标信号到水下航行器的传播时间,建立粒子滤波模型对其位置进行估计,准确地估计并跟踪等效声速变化,从而提高定位精度,减小估计误差。仿真结果表明,在水下航行器初始位置未知的情况下,与常规方法相比,文中所提方法的定位精度提高了4倍左右。     

回转运动坐标定位精度的检测与误差补偿模型

在对回转运动坐标定位精度的干涉测量原理和方法进行深入研究的基础上,采用激光干涉法检测混联机床C轴的定位精度和重复定位精度,并做出了基于测量数据的混联机床C轴单向均位偏差特性曲线,推导出了C轴顺、逆时针旋转定位误差数学模型。利用最小二乘法拟合得到了机床回转运动坐标目标位置的均值误差补偿数学模型,提出了一种回转运动坐标定位精度的激光干涉测量方法和误差补偿模型的建模方法。     

应用于传声器阵列定位校准的空间点声源声场拟合方法

介绍了一种用于传声器阵列声源定位精度校准的空间点声源声场模拟方法,并基于该方法设计了一套空间点声源模拟系统,完成了一个传声器阵列的定位位置精度校准。文章采用多通道点声源空间声场合成算法模拟了一个位于自由场空间的点声源,根据传声器阵列中每一个传声器的空间位置坐标,计算出传感器所处位置声场的动态声信号。通过耦合腔标准声源将对应的多通道电压信号输入被校准阵列系统,完成点声源的模拟。然后,该阵列运用波束形成算法进行声源定位,得出点声源的位置,并与模拟点声源的位置进行比对,实现对阵列定位准确性的校准。     

基于端点检测的精确时延提取方法及其定位精度分析

针对脉冲声源定位中时延误差大的问题,提出了一种基于端点检测的精确时延提取方法.该方法首先对信号进行滤波处理和端点检测,截取有效信号段运用广义互相关法估计时延,然后利用端点检测得到的信息提取出精确的时延值,最后用单纯形替换法求解声源位置.根据精确时延提取方法,设计了声源定位方案.实验证明,该方法能有效减弱非高斯白噪声和室...     

车载移动测量系统定位准确度测试方法研究

阐述了移动测量系统的定位准确度需求,对圆概率法、均方差法和中误差法三种位置准确度评估方法进行分析比较,并在标准试验场内开展了车载GNSS/INS定位准确度测试。实验证明:中误差法的评估结果最准确,其误差小于1 m,明显优于圆概率法和均方差法。     

面向机器视觉的云母槽精确定位系统

针对机车电机整流子维修加工过程中,当前普遍应用的激光调制定位型云母槽削刻系统存在精度较低且需大量人工干预的问题,提出了一种基于机器视觉的云母槽精确定位方法,来克服电机整流子云母槽边缘难以精确提取的难点。本系统首先自主设计了精度补偿算法并构建了定位误差修正模型,基于此搭建了嵌入式系统平台,实现了对云母槽中心线的全自动快速精确定位;准确计算刻刀与中心线的偏差值;精确控制刀头移动到正确的下刻位置。实验结果表明,该仪器能精准计算云母槽中线位置,通过伺服电机对铣刀进行微调对准,并将刻刀定位误差控制在0.02 mm之内,实现了整个操作流程的自动化和精确化。     

2-DOF精密定位平台的几何误差分步辨识方法

针对一种2-DOF精密定位平台,基于误差迭代法与最小二乘法,提出一种几何误差分步辨识方法．对于给定的期望末端位置,采用迭代法计算出实际的主动关节位置,同时基于含有误差的精确的运动学逆解方程计算期望的主动关节位置,建立几何误差辨识方程;采用最小二乘法求解运动学模型中包含的所有几何误差．采用这种方法,只需测量末端平台沿X轴和Y轴方向的位置误差,即可辨识各种几何误差以及末端平台沿Z向的转动误差．实验结果表明,采用提出的几何误差分步辨识方法可有效补偿平台在平面内的位置误差,使其标定后的绝对定位误差小于6μm．