磁偶极子跟踪的渐进贝叶斯滤波方法

提出一种新的非线性滤波器应用于磁偶极子目标跟踪问题.建立了跟踪问题的状态空间模型, 在此基础上, 从高斯矩近似误差的角度分析了现有卡尔曼滤波更新在磁偶极子跟踪中的问题.对此, 将贝叶斯更新过程等效为求解连续时间上的渐进贝叶斯问题, 在线性高斯条件下推导了其解析解, 表明渐进贝叶斯更新可等效为定常系统的Kalman-Bucy滤波器; 进一步采用一阶Taylor展开得到非线性近似解表达式, 导出一种渐进贝叶斯滤波器, 从理论上分析了与现有方法的异同.仿真与实测磁目标跟踪试验结果表明, 渐进贝叶斯滤波器具有良好的精度和收敛性, 能够有效抑制磁目标跟踪中由于大初始误差导致的性能下降和滤波发散, 且计算效率与扩展卡尔曼滤波器相当, 适于实际应用.     

基于线性补偿的测距传感器结构设计与参数优化

本文分析了传统的三角法结构和原理,传统的三角法测量虽然测量精度较高,但是测量范围小,为此引出了新的设计方案,推导出了测距方程表达式,并对其参数进行了优化,此结构与传统三角法结构相比,在不改变线阵CCD传感器尺寸的情况下,适当改变各参数的大小可大大提高测量范围.由于各参数之间的约束关系及三角法的结构造成在大量程测量时线性...     

超声波测距误差分析及校正研究

提高超声波测距性能是超声波测距技术研究的关键点;不同的超声波接收信号检测和处理技术会涉及到不同的硬件结构、软件实现复杂度,导致超声波测距性能差异,进而影响整个系统的定位性能;为提高定位系统的定位精度,针对特定的六元超声波阵列测距系统进行超声波阵列测距实验,对可能造成测距误差的误差源进行分析,并分别采用温度补偿法和最小二乘回归法对测量数据进行校正;实验结果表明,设计的网络节点测量距离能够达到15 m,且最小二乘校正模型的测量结果有效地减小了测距误差,提高了测距精度。     

基于光流的红外目标被动测距技术

提出了一种应用在飞行器上的地面红外目标被动测距技术,该技术通过分析传感器的运动状态和目标在成像面上的光流来获得目标的距离信息。传统的被动测距算法直接用阈值分割提取运动目标,对于较大的红外目标,该方法误差较大。提出用光流参数聚类的方法获得运动目标。首先将中值滤波后的图像进行自适应阈值分割,得出含有目标的最小外接矩形,计算该矩形区域的光流场,从光流场聚类获得完整的目标区域。在已知目标象索在成像面上的位置和飞行器的运动状态的情况下,可以通过光流约束推导出每个象素的距离。最终的距离估计值是目标区域中所有象索距离的均值。该距离可以用来增强制导和改善弹道轨迹。实验结果表明,该方法适用于红外图像,且比传统方法获得的距离估计更准确。     

一种基于压缩感知的水下目标被动测距方法

基于目标空间域的稀疏性和聚焦波束形成的机理,提出了一种基于压缩感知的水下目标被动测距方法.首先,按照先方向后距离的方法对整个搜索空间进行网格划分;其次,根据球面波传播的均匀线列阵声纳接收数据模型,针对空间每个搜索方向按均匀距离间隔构造了每个方向上完备的阵列流形,并将其作为对应方向上压缩感知的感知矩阵,结合压缩感知理论数学模型,构建了对应方向上水下目标信号估计的凸优化模型;再次,采用基追踪算法对凸优化模型进行求解,计算出每个搜索方向、距离上目标信号的能量;最后,通过搜索整个空间的信号能量峰值,实现了水下目标被动测向与测距.仿真分析表明,该方法在距离估计上具有较高的聚焦性,可有效解决传统聚焦波束形成技术距离分辨率低的问题,能够实现对水下多个互不相干窄带目标信号的被动测向和测距.     

三维纯角度机动目标跟踪算法

利用角度信息估计目标的距离和速度实质上是一个非线性状态估计问题,这种单站被动式跟踪可能构成一个不可观测系统,将导致跟踪滤波器的不稳定和发散.笔者针对反直升机雷构成的雷群进行目标定位和跟踪,利用最小二乘法和基于"当前"统计模型的自适应滤波组合算法进行数据处理,最小二乘法的估计结果作为自适应滤波的观测值和观测噪声方差,算法简单而且有效,在目标机动和非机动时都能得到良好的估计结果.     

基于传感器网络的水下声音源定位方法研究

提出一种分层结构的自组织无线传感器网络(WSN)用于水下声音源的定位研究,可以广泛应用于军事、民用监控等场景;在修正的声音源衰减模型基础上,提出一种改进的非线性最小二乘算法以及极大似然算法用于水下声音源定位;仿真试验对比研究了两种算法在不同的传感器节点以及背景噪声情况下对预估定位误差的影响;试验结果表明了这种分层结构的WSN用于水下声音源定位是可行的,同时验证了最小二乘算法以及极大似然两种算法定位的有效性。     

对运动声源的被动定位跟踪新方法

本文针对无源声纳对运动声源的被动定位跟踪中的病态问题，提出一种基于线性估计、可减轻病态的新方法。理论分析与仿真结果都表明，新方法与已有方法相比，可显著提高定位跟踪精度。     

基于磁偶极子构造法几何建模的铁管磁异常正演

地下铁磁性金属管线受地球原磁场磁化产生磁场会改变原地磁场分布,而形成地磁异常;通过管道几何建模和磁偶极子构造法对管道磁异常进行正演分析;首先利用近似的立方体单元对管道进行几何建模并输出相应的立方体单元体积和中心坐标;然后将立方体单元近似为磁偶极子,使用磁偶极子构造法进行管道磁异常正演;最后研究了距径比,磁倾角,磁偏角,地球场强,管道材料磁化率对管道磁异常正演的影响;研究结果表明:在6倍距径比外,同一球面上测点磁异常值接近一致, 且管道磁异常正演结果不受磁倾角,磁偏角和材料磁化率的影响;随着地磁场强度增大,管道磁异常呈线性增大;研究成果将为自主研发高精度磁异常地下管线探测设备奠定理论基础。     

舰艇磁场磁偶极子阵列数学模型研究

为提高舰艇磁性防护能力,准确反映其磁场特性,舰艇测磁需要使用先进的测磁技术,这就可以用磁偶极子阵列模拟舰艇磁场源;文中根据舰艇测量面上的磁场数据建立了舰艇磁场换算的数学模型,给出一种运用实例评述测磁技术在舰艇磁性防护中的应用;实例结合点阵式大平面测磁法和磁荷模拟算法建立了测磁后舰艇磁场换算的数学模型,简单论述了该模型的数学原理、磁场函数计算方法及具体应用中有关参数的确定方法等,并对计算精度作了分析,仿真结果表明模型精度较高;测磁技术的应用在磁性防护中具有重要的实用价值。     

基于磁梯度张量与Levenberg-Marquardt优化的磁矩计算方法

针对目前磁矩计算方法中出现的对磁性目标出厂参数精度要求较高且计算繁琐、受地磁场影响较大、反演精度较差等问题,提出了一种基于磁梯度张量概念与Levenberg-Marquardt优化算法结合的磁矩计算方法。该方法采用磁梯度张量概念消除了地磁背景场的干扰,使用Levenberg-Marquardt算法优化解算过程,消除了反演过程中出现的奇异点。对新方法进行地磁背景场、测量系统位置、环境噪声等影响因素的验证仿真,并实验验证该方法的可操作性。仿真与实验证明,相比于以往方法,新方法的磁矩反演精度有大幅度的提高,抗噪声能力更强,具有更高的鲁棒性。     

基于信道状态信息的被动式目标轨迹跟踪方法

针对目前的被动式目标人员轨迹跟踪方法计算开销大,算法复杂度高等问题,提出了一种基于信道状态信息CSI(Channel State Information)的被动式目标人员跟踪方法。该方法在离线阶段采集细粒度的CSI数据,建立离线指纹数据库;在线阶段,将实时数据与离线数据库中的数据利用融合了卡尔曼滤波的KNN位置指纹算法进行匹配,实现目标人员轨迹跟踪。实验结果表明该方法可以更精确的跟踪目标人员的轨迹,跟踪可靠性更高。     

一种简化的室内机器人电磁定位算法与系统

文章提出了一种简化的室内机器人的电磁定位算法。在定位空间内布置一个发射线圈和一个三轴接收线圈,形成电磁耦合系统。以接收线圈三轴为参考建立空间直角坐标系,并对发射线圈加载正弦电信号作为激励信号,产生交变电磁场。接收线圈感应到磁场的变化,通过测量计算感应耦合的强度特征值,确定移动目标的位置参数。本系统将三轴接收线圈固定,而将水平发射线圈置于平面移动机器人目标之上,这样可将定位算法简化。根据磁偶极子模型,提出了解析计算方法。通过仿真和实验,证明该方法能够满足室内机器人的定位要求,是可行且有效的。     

连通井磁场测距系统中信号处理与传输的研究

为了克服连通井中高温、高压、强震动等恶劣环境对磁场测距系统的干扰,减小测量短节与钻头的耦合效应的影响、提高信号传输效率,实现连通井磁场测距系统的精确定位功能;文章在硬件上从传感器与AD转换芯片选型到信号调理电路等进行匹配设计;在软件上对比分析FIR和IIR滤波效果并根据IIR精度低的缺点,提出一种定点数与浮点替换运算、混合编程和优化程序结构的IIR优化设计方案;在上下井信号传输中采用曼切斯特编码通信,降低干扰、提高传输速率;仿真表明改进的IIR相对原IIR数据精度提高了两个百分点,相对FIR滤波时间提高了19倍;在误差允许范围内,系统采用该方法可以克服干扰得到精确的测量结果,满足设计要求.