基于均匀圆阵的LFM信号DOA估计

针对为解决对雷达和通信中的线性调频信号源(LFM)定位的难题,为提高定位精度,提出了一种基于均匀圆阵的测向定位方法.方法通过分数傅立叶变换(FRFT)对LFM信号的能量聚焦特性,构造出一种新的FRFT域阵列数据模型;采用UCA-RB-MUSIC算法测向,通过模式激励法把阵元空间转换到实波束空间,对谱函数进行二维搜索,得到辐射源的方位角和俯仰角.通过理论推导和仿真验证,证明方法具有测向精度高、运算量小、360°全方位测向的优点.     

基于多传感器的水声定位精度研究

针对TDOA定位算法中几何不确定性对定位精度的负面影响,提出一种基于多传感器信息融合的水声定位算法;该算法首先对多传感器合理布阵,确定若该个TDOA定位子系统,再对每个定位子系统用TDOA算法求得目标位置信息,最后依据几何精度因子(GDOP)对得到的若干个目标位置信息进行加权融合,得到最终定位结果;利用软件仿真对算法可行性进行了验证,结果表明,与基本的五元阵定位系统相比,该算法有效消除了因几何不确定性引起的误差,大大提高了定位精度。     

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GPRS的声目标定位系统设计

声定位技术在军事和民用领域中都具有广泛的应用。文中设计了一种基于GPRS无线传输网络的声目标定位系统,数据采集和控制由以TMS320VC5402为数据采集处理器和MC35为GPRS无线传输模块的硬件系统完成。软件系统完成数据的预处理、目标识别和定位。同时,鉴于时延估计算法和传声器阵列的选择是影响定位精度的主要因素,选取四元十字面阵作为传声器阵列的设计方案,针对非平稳信号提出了基于短时傅里叶变换（STFT）谱图的瞬时频域相关时延估计算法,并进行了重点分析,最后通过实验验证了系统的可行性。     

基于麦克风阵列的声源定位算法研究

在基于时延估计的声源定位系统中,由于定位算法分为两个阶段:时延估计和定位,时延估计阶段的误差会在定位阶段被放大,导致声源定位的成功率和精度较低。从原始信号去噪,时延值插值和定位算法三方面入手,提高声源定位的精度。结合自行设计的四元十字麦克风阵列,给出一种新的时延值筛选算法,实现了一个室内声源定位系统。实验结果表明,在二维定位场景中,该系统对声源方位角的估计成功率超过70%,平均误差小于5°;该系统对声源距离估计的成功率和精度与声源方位角有关,当声源方位与X、Y轴的夹角不超过15°且声源距离不超过2.5 m时,声源距离估计的成功率能达到50%以上。     

具有声定位功能的无线传感器网络节点设计

介绍一种具有声定位功能的无线传感器网络节点,可以实时测量目标节点的方位和距离。对目标方位的估计基于四元十字阵列的时延估计法,对目标距离的估计采用TDOA机理的测距原理。实验测试表明,整个系统在空闲状态下的电流不大于20 μA,在15 m的范围内,距离误差小于3%,方位角误差则随着采样率或阵元间距的增大而减小。     

基于四元十字阵的分布式声源定位实验研究

构建了基于测向交叉定位法的分布式声源定位实验系统。首先,利用四元十字阵节点通过到达时间差（TDOA）方法计算声源位置角度,然后,通过测向交叉定位法融合各节点角度,计算声源位置。通过该系统实验测试了测向交叉定位法在实际应用中的性能。该系统在声源距离阵元50m时定位误差为2．9m,声源距离阵元100m时,定位误差为5．8m。实验结果表明：测向交叉定位法在实际应用中能准确计算出声源位置,定位误差随麦克风与目标的距离增大而增大。     

狙击手声被动定位模型仿真分析

为了更有效地打击狙击手,降低狙击手的威胁和伤亡率,针对狙击步枪激发时产生声波的特点,设计了狙击手声探测定位模型.模型采用短基线平面四元十字阵的传声器布阵方式,基于该传声器阵列建立了数学模型和推导了定位公式,并进行精度分析,重点仿真了时间差测量误差对探测精度的影响.结果表明基于四元十字阵的狙击手定位模型具有较高的定向精度,但是定距精度受时间差测量误差和阵列尺寸影响较大,探测同一目标时,时间差误差越小、传声器阵列尺寸相对较大时,具有良好的定距精度.该仿真结果为研制小型便携的狙击手被动声定位设备提供了参考.     

四元声传感器面阵快速测向算法及误差分析

为了对低速移动的声源目标进行较高实时性的方向跟踪,把四元声传感器面阵分为两个二元线阵,分别对目标进行测向,然后融合两组测量结果,给出了目标方位角的计算公式.根据线阵在被跟踪目标方位角不同时测向精度的不同,用加权因子增加较高精度的线阵测量结果的影响,降低误差较大的线阵测量结果的影响.该算法可对传感器阵列所在平面内任意方位的声源快速进行测向,完成一次测向只需对两对时间采样序列分别进行互相关运算,并可获得较高的定向精度,通过实验验证了该算法的精度和有效性.     

双基地声纳两坐标目标三维定位算法精度分析

T／R—R型双基地声纳系统采用两坐标声纳对目标定位时,同时获得二个观测量。就可以对目标进行三维定位。如利用发射站方位角信息以及接收站距离和与方位角信息观测目标实现三维定位的算法,分别研究各观测量（双站角度测量误差,时间测量误差,站址测量误差等）、系统参数（基线长度等）以及环境参数（卢速波动）等因素对算法的定位精度的影响,通过数值仿真,做出各因素的误差几何分布图。仿真结果最示,系统的定位精度受双站角度测量误差的影响非常大,提高角度测量精度是提高系统定位精度的非常有效的方法。     

一种新型的塔康方位角估算方法

塔康作为近程无线电导航系统,为飞机提供与地面台的距离和方位角度等信息,但由于硬件工艺、环境等限制,其测量精度极易受到噪声的影响.针对这一问题,提出了一种新型的方位角估算方法.该方法在最小二乘法的基础上,创新性地增加了误差检测功能和拟合数据反馈的功能,通过误差检测功能去除超过误差门限范围的接收数据,再利用平均后的拟合数据...     

全向视觉网络中锚节点竞争定位算法

以全向视觉节点为基础,研究视觉网络中节点定位精度与效率问题。全向视觉网络中各个锚节点测量未知节点得到方位角。通过分析两个不同锚节点所测得的方位角之差对定位误差传递的影响,提出锚节点对（Anchor Node Pair,ANP）定位优先度与权值概念。定位ANP之间根据优先度参与定位竞争,利用在竞争中被选出的ANP所测方位角进行未知节点位置估计。融合算法将多个定位结果权值融合,得到目标定位结果。实验结果表明,算法在多种条件下都能避免夹角过大、过小引起的定位误差发散的问题,提高了定位精度与稳定性。     

基于FPGA的双目高精度宽波段激光告警系统

针对传统二维激光告警系统的光斑中心提取误差大、角度测量精度差和分辨率低的问题,设计了一种基于FPGA和InGaAs焦平面阵列探测器的高精度宽波段激光告警系统,对传统的otsu(最大类间方差法)阈值分割算法进行了推导和优化,同时,基于改进后的算法,通过FPGA实现了光斑中心坐标提取以及方位角、俯仰角等参数的计算,并将结果传输至上位机实时监测;实验结果显示,相较于传统的阈值分割算法,改进后的otsu算法使光斑中心提取精度达到了0.06个像素,改进后的激光告警系统角度测量平均误差为0.03°,角度分辨率达到0.05°;实验表明,双目高精度宽波段激光告警系统达到了实际应用的要求,提高了系统测量的角度分辨率和精度,对光电探测和激光告警领域的工作具有一定的意义。     

无线传感器网络DV-hop定位算法的改进

 DV-hop算法是无线传感器网络中典型的非测距定位算法,其核心思想是将平均跳距与跳数的乘积作为2个节点间的距离,即采用节点间跳段距离代替实际直线距离参与位置计算。跳段距离计算过程中的误差累计是影响DV-hop算法定位精度的主要因素。本文提出基于门限跳数的信标节点选择策略和基于权的平均跳距优化策略,通过这2种策略减少跳段距离计算过程中的误差累计,提高定位精度。改进后的DV-hop算法通过门限跳数优化信标节点的选取,仅将小于门限跳数的信标节点当作位置计算的有效节点,从跳数角度减少了误差累计;此外,改进后的DV-hop算法在未知节点平均跳距选取上,以最佳跳距替代最近信标节点的平均跳距,更加真实地反映了实际距离,从平均跳距角度减少了误差累计。仿真结果表明,改进后的算法在不同的信标节点数、不同的节点通信半径以及不同的节点稀疏程度下,均能得到更高的定位精度。     

基于星敏感器的卫星对地定姿误差分析

风云三号气象卫星上携带的一台星敏感器解算出的卫星对地姿态呈现出非正常的幅值约为0.15°的正弦周期性偏差。为解决上述问题,分析了影响卫星对地姿态的误差因素,对星敏感器本身的主点偏差、焦距误差、光轴不垂直、CCD面旋转、星表位置误差等对卫星对地姿态误差的影响规律进行了仿真和分析。结果表明:对于CCD为512×512、象元大小为17μm、视场为16°×16°、安装方位角、高角分别为107°、29°的星敏感器而言,主点偏差5像素,会对卫星对地姿态带来最大约为0.17°的固定系统偏差;焦距误差0.1mm、光轴不垂直0.1°、CCD面旋转0.1°等对卫星对地姿态的影响较小,误差不超过30";星表中恒星位置在不加岁差、章动修正的情况下,会造成卫星对地三轴姿态误差呈正弦周期性变化,且周期与卫星轨道周期一致。风云三号气象卫星的对地姿态周期性偏差现象是由于星敏感器的星表恒星位置未进行岁差、章动等修正引起的。     

一种4D毫米波雷达高分辨角度估计方法

针对4D毫米波雷达中雷达孔径受限导致的角度分辨率不高的问题,提出一种改进的多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法。首先通过数据预处理手段,补偿多输入输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)虚拟阵列中目标运动引起的相位误差;接着划分子阵并对角度维数据构成的协方差矩阵进行Toeplitz化处理,利用MUSIC算法估计一维角度;最后采用特征值排序的方法将估计出的俯仰角与方位角进行快速配对。该方法有效提高了4D毫米波雷达角度维估计的分辨率和估计精度,也提高了二维角度估计的计算速度。数值仿真与实物实验验证了所提方法在角度高分辨估计上的性能。     

射频平面阵列目标位置控制系统的研究

阵列式射频仿真技术开始用于论证大型设备在复杂电磁环境下的效能评估试验,常规单一试验中心的球面阵列已难以适应此类试验,迫切需要构造一种新型阵列系统来完成新的试验,为此提出采用射频平面阵列式目标位置控制方案.设计并制作了平面阵列结构,论述了目标位置控制系统的阵列馈电方案以及软件模块,重点阐述了精位控制算法和粗位控制原理.提出四元组合成方案实现精位控制,并推导了四元组合成位置的角闪烁方程.最后在微波暗室内测试了典型频段下该系统的辐射信号合成角位置精度,结果表明该阵列系统在X波段的角位置模拟精度可达1 mrad,能够用于大型设备的效能评估试验.     

航路点方位校正方法在飞行器导航中的应用研究

方位误差是造成航位推算误差的主要误差源之一,利用航路点来提高方位对准精度在车辆导航中是一种非常有效的方法;在对航位推算误差进行分析的基础上,给出了利用航路点对飞行器的方位误差进行校正的方法,并对引起校正误差的主要因素进行了详细的分析;另外考虑到飞行器所选航路点距出发点距离一般都比较远,此时地球曲率已不能忽略,推导了地球曲率不可忽略时的方位校正算法;最后通过计算机仿真验证了航路点方位校正方法的有效性。     

基于平均跳距的水下传感器网络节点定位算法

在分析DV-Hop定位算法优缺点的基础上,针对其平均跳距误差大的不足,提出一种基于平均跳距的水下传感器网络节点定位算法. 该算法对平均跳距进行两次改进. 首先,锚节点利用边界锚节点和其一跳邻居的锚节点计算平均每跳距离. 其次,未知节点收到各锚节点的平均距离广播分组包,根据其到各锚节点的跳数按权重比例公式计算出最终的平均每跳距离. 仿真实验表明,经过两次改进,该算法优于传统DV-Hop定位算法,提高了定位精确度.