基于垂直线列阵的深海被动目标定深精度分析

首先研究了在深海环境下,采用三阵元垂直线列阵水声探测系统进行被动目标定深的基本原理,推导出了估计目标深度的理论公式.然后分别从随机误差、阵元配置偏差和相干多途水声信道的干扰的角度,对影响被动目标定深精度的各个误差源进行了理论分析,推导出了相关的理论公式,并提出了时延系数的概念.通过仿真实验,总结出各个误差源对被动目标定深精度的影响的规律,为进一步开展被动目标定深研究、提高被动目标定深精度奠定了基础.     

基于RAP的深海水声网连通性分析

可靠声路径(RAP)是深海水声传播中的一种特殊的物理现象.分析了RAP的物理机理,利用RAP模型计算声场分布,以深海水声网络通信节点为基础,结合图论理论,在复杂海底地形地貌的条件下,仿真分析深海水声网的连通性能.结果表明:该方法可以有效判断出深海水声声呐网络是否连通,并在网络连通的前提下找到一条声源到接收机的最优路径.     

基于固定时窗累加和的WSN声目标迭代定位方法

为提升传感器节点在环境噪声干扰下对声事件的感知能力,在最大似然累加和算法的基础上,提出固定时窗累加和方法。分析四元定位阵形参数对定位精度的影响规律,根据外接圆半径最大和参考夹角最相符原则,从感知到声事件的传感器节点中选出位置最合理的节点组合,通过多次迭代得到定位结果。仿真结果表明,与现有分布式定位方法相比,该方法的定位精度提高约30%。     

基于麦克风阵列的声源定位研究

以基于声达时间差(TDOA)的定位技术为基础,在噪声和混响同时存在的环境下,对基于麦克风阵列的声源定位方法进行了系统研究。在传统LMS自适应算法的基础上,提出了一种基于语音激励信息的LMS自适应时延估计新方法,再结合平面四元几何法定位。经过模拟房间环境的实验验证,该方法抗噪声、抗混响能力强,是一种定位精度高,运算量小的声源定位方法,可用于实时定位。     

基于DSP的雷电定位系统设计

结合雷电电磁辐射和雷声能谱的特点,提出以声传感器组成五元十字阵接收雷声实现雷电定向,以声电延时计算雷电距离,以计算雷声能量从而表征雷电能量给出雷电强度的雷电定位方法。并给出了基于DSP的系统设计思路。根据现有资料估计,系统有效探测距离可达20～30km,有望达到±5°的俯仰角估计精度和±2°的方位角估计精度,距离估计精度小于340m。     

基于北斗系统的高可靠箭载无线定位装置

介绍了一种高可靠、高精度、低成本的箭载无线定位装置;通过解算北斗系统卫星导航电文,实时获取安装位置的定位数据;利用北斗系统RDSS业务短报文通信功能,将定位数据发送给地面手持终端,从而辅助地面搜寻人员快速找到火箭残骸;在产品设计中,除考虑功能性能指标实现外,还针对设备的可靠性开展了大量工作,从导航信号的自主可控性、上下行通信链路的裕度、设备工作的环境适应性以及重要模块的冗余设计等方面进行了总体方案设计;经飞行试验验证,该无线定位装置水平定位精度优于5 m,实现了残骸回收“下车即见”的预定目标。     

人体声发射定位技术的研究

从人体声发射技术与医学检测的特点出发,将人体骨科疾病的诊断和人体声发射结合起来,提出了具体的研究问题和解决手段。通过BL—420生物机能实验系统采集人体骨骼中的声发射信号,对该声发射信号利用互相关法计算时差,从而实现声源定位。     

基于声源阵列的空间麦克风定位方法研究

针对当前麦克风位置估计方法出现较少且只对平面的麦克风阵列进行位置估计的问题,提出了一种基于声源阵列的空间麦克风定位方法。该方法将四个声源按照正四面体形式排列,在利用其对称性保证定位全向性的同时,根据时延估计的测距方法计算麦克风与各个声源之间的距离,之后根据几何关系确定麦克风位置坐标,实现在线的基于声源阵列的空间麦克风位置估计。通过进行MATLAB仿真实验,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于声测量原理的多用途空间目标定位方法研究

多种类的目标定位使用实时声测量方法与现有电子雷达或光学测量方法相比,具有反电子干扰、反低空突防、隐蔽性好、响应时间快及设备简单等优点。针对现有声测量方法所采用的平面或立体声传感器阵的测量精度低和测量系统应用单一的问题,提出了基于六面锥体声传感器阵的测量方法,推导了该阵列的基本定位算法和模型,进行了测量系统不确定度分析和构建,经实验证明测试系统测量误差不大于±5%。以六面锥体声传感器阵为主所构成的测量系统,可用于对空射击弹目/炸目偏差、地面侦查炮位及防空预警。     

基于手持设备的室内定位系统设计与实现

为解决无法在室内使用GPS的问题,设计并实现了基于常用手持设备(如手机、平板电脑)的室内定位系统。系统融合了传统的惯性定位方法和基于WiFi信号强度定位方法,易于搭建,仅需一个包含惯性传感器、电子罗盘、WiFi扫描的手持设备。提出了惯性定位中的路径匹配算法和WiFi信号定位方法中的位置估计算法。经实际测试,系统定位精度小于4m。     

基于时间反演的到达时间定位

针对传统算法在室内超宽带(UWB)到达时间(TOA)定位系统里很难准确搜寻出第一条直射路径,从而导致定位精度不高的问题,提出了基于时间反演(TR)的TOA室内UWB定位算法.首先,利用TR处理的空时聚焦特性确定第一条直射路径,从而估计这条路径的TOA;其次,通过加权最小二乘(WLS)定位算法对不同的估计分量赋予相应的权...     

复域DSLA主动时反通信

通信系统建立在香农源-信道模型基础上,信道本身面临着两个必须解决的问题：信道多径传播引起的符号间干扰;噪声/干扰。因而接收端的信号是发射的信号失真和染污的复本。为此,从阵几何设计和信号处理角度两个方面考虑,采用空间宽带阵--双螺旋线阵（DSLA）发射/接收数据,并利用波传播时反不变性这一宽容的空-时结构特性作DSLA主动时反通信。同时在通信系统中调制信号、随机海洋噪声具有非寻性。因此,对信号做复增广表征,打破一般补相关为零的隐含假定,作复域DSLA主动时反通信。仿真结果验证了复域DSLA主动时反通信性能优于常规主动时反通信,尤其在小信噪比下能有效减小通信误码率,提高水声通信质量。     

基于时间反转处理的水声信号增强研究

声纳在主动探测浅海中的小目标时存在如何抑制混响、提高信混比的问题.在分析时间反转处理物理机理的基础上,根据实际的海洋环境,进行了计算机仿真,仿真结果表明时间反转处理具有空间聚焦的能力.通过设计时间反转处理实验,构建实时处理的实验系统,进一步验证了时间反转处理物理实现的可行性.实验结果表明,构成的物理时反系统具有抑制混响、提高信混比8.5dB的能力.     

基于AUPF的TDOA几何定位跟踪算法研究

使用无源时差（TDOA）定位技术确定无人机等小型辐射源目标的位置是当前研究的热点,针对时差定位算法较为复杂的实际情况,推导了时差双曲线的几何解,并提出了一种基于自适应无迹粒子滤波（AUPF）技术的移动目标定位跟踪方法。通过仿真对该方法在不同场景的应用效果进行了验证,进一步比较分析了算法的定位精度。结果表明,基于自适应无迹粒子滤波的时差几何定位跟踪算法可以在多种情况下较好地拟合出目标真实运动轨迹,实现对运动目标的定位跟踪,同时拥有更低的定位误差和更高的轨迹包容度,使用该方法可以显著提高对非合作移动辐射源目标的位置估计性能。     

基于声传感器阵列的机器人语音定向技术研究

将声源定向技术应用于机器人平台,使其对语音信号具有感知定向能力。对语音定向技术的3个阶段进行仿真,首先进行语音端点检测,然后解算2只声传感器间的时间延迟,最后结合声传感器阵列的空间几何结构分析定向误差。仿真结果表明:算法简单有效,能有效减少系统计算量,具备一定抗噪声和混响能力,满足系统定向精度的要求,对工程实现有一定指导意义。     

基于极化和复用的SAW传感器阵列

针对谐振型声表面波(SAW)温度传感器难以灵活构建较大规模传感器阵列的问题,结合天线技术,基于极化和复用的思想,通过频分、时分、空间角度分集和极化,研究实现较大规模的SAW传感器阵列的方法。并通过实际测试,实验结果表明:在略微增加发射天线数目的代价下,阵列规模迅速增大,阵列中的传感器元能得到有效辨识。实验结果验证了设计方法的可行性。     

基于声传感器线性阵列的气流速度估计算法

研究了一种基于声传感器线性阵列的新型气流速度测量方法.通过引入大气声学中的有效声速概念,建立了稳定气流作用下各阵元的接收模型,由此建立了声传感器线性阵列的近场输出模型.根据子空间正交原理,提出了一种基于多重信号分类(MUSIC)的气流速度估计(MUSIC-AVE)算法,此算法可实现对气流速度的高精度估计.为了降低计算复杂度,进一步提出了一种快速的气流速度估计(FAVE)算法,此算法虽然在估计精度上不如MUSIC-AVE算法,但无需谱搜索,具有更强的实时性.推导了气流速度估计的克拉美-罗界(CRB)表达式.仿真实验验证了提出算法的有效性.     

基于声矢量阵小样本数据的DOA估计研究

根据水下目标在其到达方位(DOA)搜索空间的稀疏性,采用稀疏分解理论实现了小样本、低信噪比条件下的声矢量阵DOA估计。通过分析,构造出基于声矢量阵阵列流型形式的过完备原子库,并采用正交匹配追踪算法得到目标的DOA估计。通过仿真,基于稀疏分解的声矢量阵DOA估计算法对单快拍数据进行处理,即可得到比较准确的DOA估计结果。对湖试数据进行了处理,验证了算法的有效性和优越性。