类GPS超声定位系统及其定位精度分析

针对常规超声局部定位系统的缺陷,介绍了类GPS超声定位系统及其工作原理。通过多基站距离估计算法获得定位物体与观测基站的估计距离后,详细推导了Gauss-Newton迭代定位算法并对其定位精度作了分析。理论分析表明,定位物体的定位精度与物体在空间中的位置和基站的几何布局有关。若基站几何布局已定,为获得较高的定位精度,应根据物体所在空间中的不同位置选择定位基站。根据PDOP(平面位置精度因子)在定位空间中的分布图,给出了以三个及以上基站进行定位时的基站选择原则。最后通过仿真验证了上述分析的正确性。     

长基线水声定位系统中一种迭代声速修正算法

长基线水下目标定位算法主要根据几何原理进行定位,目前常用的解算方法是根据几何原理列出方程组,直接对方程组进行解算得到目标位置的近似解。通过对长基线定位算法方程组的几何分析,选取不同几何交汇点作为目标近似解,比较各目标近似解的定位精度并找到最优解;同时依据解算算法及其几何关系,提出一种迭代声速修正算法,不但提高了同步工作方式下阵内目标点的定位精度,而且算法复杂度低,实现简单。最后,通过仿真分析验证了此算法的有效性。     

基于的精密单点定位在航磁飞艇定位中的应用

根据物探环境的需求,提出了一种使用IGS精密轨道和钟差的伪距精密单点定位和精密单点定位方法确定航磁定位中基准站精密位置的方法以及在无基准站状态下单点动态精密单点定位技术,并使用IGS跟踪站的数据进行了静态及动态模拟,通过实验数据表明,使用精密单点定位方法可以为航磁飞艇定位中的基站提供厘米级定位精度,为无基站飞艇提供分米级定位精度。     

地下爆炸炸点定位方法及布局精度分析

针对地下爆炸炸点定位中,缺乏具体指标完成不同算法及传感节点布局下定位精度的评估,难以定量分析各种方案及布局优劣程度以选出最佳方案。该文提出一种定位精度计算方法,利用到达时间差、到达角度及融合定位算法分别计算不同布局的定位精度,通过定位精度的准确度、稳定度等指标,完成经典布局在不同算法下的定位效果评估。仿真结果表明,所提出的精度计算方法评估体系可以有效反映出空间定位中垂直定位和水平定位精度分布对比,其中,融合算法能够有效改善其他算法在水平和垂直定位中的不足,在使用最优布局情况下,垂直定位精度可达1.5 m,水平定位精度可达0.2 m,在整体区域定位中稳定性最高。     

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。     

弱目标检测与定位的空时谱积分方法

研究了一种基于空时谱积分最大化的弱目标检测与距离估计技术。对常规波束形成输出在各频率和方位处的信号功率进行长时间的非相干积累,根据长时间空时谱积分的极大值来确定目标的空间位置,并且对频率-方位谱采用三次样条内插以提高定位精度。由于增大了积分时间,大大提高了对弱目标的检测能力,并且不需要细致的环境参数,提高了测距定位的稳健性。数值分析验证了在低信噪比下,检测和定位性能的提高,并给出了测距误差分析。     

基于几何参数标定的串联机器人精度提升

为了提升串联机器人绝对定位精度,提出了基于零参考模型(ZRM)的机器人几何参数标定方法。建立了包含方向矢量和连接矢量的机器人零参考模型;针对模型特点,利用改进遗传算法(IGA)优化求解零位方向分量和位置方向分量,给出了用IGA标定几何参数目标函数值计算方法及求解几何参数误差的具体步骤。通过对ER10L-C10工业机器人不同测点下仿真标定及实测研究结果表明:IGA方法能够快速对机器人ZRM的几何参数实现标定,当标定点设定为50个左右时,标定后的机器人在测试点的精度提升泛化能力较好,对ER10L-C10机器人在整个工作空间内实测标定其末端绝对定位精度提升约90%,该方法适于在有高定位精度要求的串联机器人中推广应用。     

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。     

一种基于蜜蜂进化选择算子的布局遗传算法

三维矩形布局问题属于NP难问题,对于三维矩形布局问题的求解大多依赖于各种启发式算法.该文以布局物体体积递减为定序规则,结合布局物体在布局空间中的几何可行域,以吸引子法为定位规则,利用蜜蜂进化型遗传算法优化吸引子函数中的参数来求解三维矩形布局问题（BEGA）,得到新型布局遗传算法.最后对不同的算例进行了计算,并与以标准比例选择作为选择算子的传统布局遗传算法（SPGA）等对比证明了该算法的有效性.     

组网雷达的交会定位方法

单台雷达的定位精度低,致使多台雷达的融合定位精度较低．在多台雷达实时跟踪目标过程中,雷达的测角误差随距离的增加而增大,而测距误差变化较小．为了提高远距离目标的跟踪定位精度,本文提出了组网雷达的交会定位方法．利用至少3台雷达的测距信息,依据雷达与目标的空间几何关系,推导出该方法的数学模型,分析了定位精度的影响因素．利用组网雷达的实际测量数据进行试验,仿真结果表明,距离目标较近时交会法与融合法的定位精度相当,距离目标较远时交会法优于融合法．     

双矢量潜标被动定位方法研究

为了解决双矢量潜标交会定位法在基线区定位误差大的问题,根据定位方程推导了时差定位法和交会定位法在二维坐标系下的定位误差几何稀释的最简数学表达式。依据实际双潜标系统的测量误差,数值仿真给出了两种方法的定位误差分布的等高线图,对比分析可以得出,时差定位法能很好改善基线区的定位效果,而交会定位法在远离基线区时定位性能优于时差定位法,然后通过分析目标方位对定位精度的影响给出测角误差对定位产生很大影响的原因,与数学表达式分析结论吻合。最后将两种定位方法应用于实验数据处理中,验证了数值仿真分析的结论,为双潜标定位系统的实际应用提供参考。     

水下目标定位标校系统研究

为了给出水下目标的精确大地坐标,设计了以浮筒作为载体的水下目标定位标校系统,具有灵活方便的优点。研究了影响系统定位误差的相关因素,并分析了系统综合定位精度,编写了标校系统显控软件,将差分GPS数据和方位姿态数据进行数据处理,解算出水下基准位置坐标。对标校系统进行了陆上验证试验,结果表明作为模拟目标的水下位置基准定位误差小于1m,可为水声定位系统提供海上定位校验的位置标准。     

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。     

基于方位-距离量测的舰艇搜潜定位算法研究

结合舰艇拖曳线列阵声纳实际搜潜装备,利用舰载声纳测得的潜艇目标方位和距离信息,建立了基于目标方位-距离量测的舰艇对潜艇目标定位的数学模型,并对定位误差进行了分析,在该模型基础上,仿真研究了潜艇与舰艇之间的初始距离、舰艇测得潜艇目标初始方位角、潜艇航向等因素对定位性能的影响,给出了仿真结果并进行了分析,仿真结果表明：不同的目标运动态势,对声纳探测定位性能影响很大,因此,根据目标运动态势合理选择声纳的位置和探测方位在一定程度上可提高声纳的探测定位性能.     

改进混合蛙跳算法在无线传感网定位中的应用

提出了一种改进混合蛙跳优化算法,用于改善无线传感网中距离矢量跳段定位算法的精度。首先根据锚节点与未知节点的位置关系利用DV-Hop算法进行初始定位, 然后分析误差来源,将目标定位机制转化为求解非线性总体最小二乘问题。同时合理选择加权因子和适应度函数,并利用带有混沌映射与柯西变异的改进混合蛙跳算法对未知节点坐标进行优化。在实验中,比较了最小二乘法、粒子群算法和改进混合蛙跳算法在定位中的性能。结果显示该智能算法简单可靠,而且有效提高了定位精度。     

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。     

基于MOIS-树的快速最近邻查询算法

以提高最近邻查询和k最近邻查询效率为目标,给出了空间对象间序关系的定义,以此为基础提出了一种空间数据索引结构--MOIS(multi-order index structure)-树,规定MOIS-树中的中间节点的所有孩子节点按其几何位置满足某种序的关系,从而使得在中间节点中进行最近邻和k最近邻查询时可以进行快速定位....     

遗传-蚁群算法求解司钻控制室操纵器布局优化

在传统的计算机辅助司钻控制室布局设计中通常采用交互式输入和修改,不能以全局最优化的思想支持布局设计全过程,故将遗传-蚁群算法引入司钻控制室布局设计中.根据人的认知特性规律,总结出布局原则,并建立相应的数学模型,将布局原则以目标函数变量的形式作用于布局优化过程.从工业设计的角度,研究了面向司钻控制室操纵器空间几何位置布局优化的适应度函数、信息素和启发信息的表达形式,建立了遗传-蚁群算法应用于司钻控制室操纵器布局优化设计过程中的流程.以某型钻机控制台上的操纵器布局设计为例,进行了多目标优化计算,实现了布局原则量化并与算法结合,提高了设计效率.     

基于复合热烟传感信息的受限空间火源定位方法

火源点定位对实现针对性灭火、成因鉴定及人员疏散具有重要意义。为解决室内受限空间火源精确定位困难的问题,根据火灾初期热烟气流的流动特点,推导出利用火灾热烟气流扩散模型的受限空间火源定位方法。将传感单元阵列所采集热烟传感信息进行相对变率关联度分析,以确定传感器之间的信号时延。通过几何关系确定传感器单元与火源点之间的方位角,再利用角度定位原理得到一次火源点定位结果。最后根据利用不同时间段内信息得到的火源定位结果,基于动态聚类思想选取定位估计区域,将区域中心点作为火源综合定位结果输出。仿真测试分析显示火源定位精度较好,验证所提方法的可行性。     

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。