基于TDOA的靶場彈炸點定位問題研究.pdf

1、目標(biāo)定位技術(shù)在軍事、航空航天及生活方方面面中均有廣泛的應(yīng)用，世界各國都在研究基于不同定位原理下的定位技術(shù)和設(shè)備。本文以靶場彈炸點定位問題為研究背景，結(jié)合中國科學(xué)院聲學(xué)研究所具體的靶場項目，討論了基于TDOA聲學(xué)檢測被動定位技術(shù)。考慮在靶場實驗中實際遇到的難題及項目指標(biāo)，本文從多個方面展開討論和分析，從理論分析到實踐應(yīng)用。其研究內(nèi)容可以大致分為以下幾個部分:
　　1.針對實際定位應(yīng)用中，傳感器間硬件性能的差異和環(huán)境干擾等因素所導(dǎo)致的

2、時延估計問題，討論了一種基于頻域概率模型的分頻段時延估計校準(zhǔn)算法(PFD-TDE)。其在廣義互相關(guān)算法(GCC)的基礎(chǔ)上，將接收信號在頻域上進行分段，通過一組訓(xùn)練集信號源接收信號構(gòu)建測量節(jié)點與參考節(jié)點間時延估計的頻域概率模型，并通過對不同頻段的概率加權(quán)以獲得整個頻域信號的時延估計。
　　2.針對基本的單源TDOA定位問題。在詳細分析和對比了標(biāo)準(zhǔn)Chan算法和改進Chan算法后，討論了兩類誤差修正算法:分階段局部誤差修正和全局誤差修

3、正算法。分階段局部誤差修正算法將Chan及改進Chan算法的各階段誤差分別進行修正，其假設(shè)各階段的有偏估計值修正后為無偏估計值。全局誤差修正算法分析了算法中各階段估計值誤差間的關(guān)系，在估計的最終階段對最終的估計值進行誤差修正。通過仿真分析可以發(fā)現(xiàn)，相比原始算法，兩類誤差修正算法其定位性能均得到了提升，且全局誤差修正算法定位性能優(yōu)于分階段局部誤差修正算法。
　　3.以多信號源TDOA分離定位問題為研究對象。針對不同多信號源情形，討論

4、了3類多信號源分離定位算法。首先，針對異類信號源分離定位情形，討論了一種基于相似度判決的異類信號源分離定位算法。而針對多個同類信號源分離定位情形，討論了搜索匹配算法、多基線聯(lián)合定位算法。搜索匹配算法以運算復(fù)雜度為代價來實現(xiàn)各信號源的分離，分離后實現(xiàn)其定位;在詳細分析了當(dāng)信號源空間分布及發(fā)射間隔不同的情況下，空間中傳感器節(jié)點接收到信號源的時序特征后，根據(jù)空間接收時序的雙曲線劃分特性，提出了一種基于多基線聯(lián)合定位的雙信號源分離定位算法，算法

5、將長、短基線陣接收數(shù)據(jù)進行融合，最終實現(xiàn)雙目標(biāo)源的精確定位。仿真實驗發(fā)現(xiàn)，在一定的多信號源條件下，各算法均能實現(xiàn)多信號源信號的分離和定位。
　　4.以靶場炮彈炸點TDOA定位系統(tǒng)為研究對象，簡要介紹了該定位系統(tǒng)的組成，包括系統(tǒng)硬件部分、上位機軟件部分及TDOA定位算法實現(xiàn)部分。系統(tǒng)重點研究了各節(jié)點間時鐘同步的解決方法，通過硬件上添加時標(biāo)及秒脈沖信號，算法中采用數(shù)據(jù)時標(biāo)對齊的方式，補償硬件傳輸、數(shù)據(jù)交互所帶來的各節(jié)點數(shù)據(jù)不同步，從而