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水中漂浮式阵列单元定位算法研究

作者：刘利军 Publish: 2007-10-15 Hits:-

【中文题名】

水中漂浮式阵列单元定位算法研究

【英文题名】

Research on the Localization Algorithm of Subaqueous Floating Array Units

【学科专业】

信号与信息处理

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-10-15

【中关键词】

海洋环境,阵列单元,水声定位,定位算法,数据仿真,位置预测

【英关键词】

ocean environment,hydrolocation,array units,localization algorithm,data simulation,position forecast,

【分类导航】

工业技术>无线电电子学、电信技术>无线电导航>各种体制的导航系统>>

【论文摘要】

在复杂多变的海洋环境中,环境因素影响着水中漂浮式传感器阵列单元的位置变化,而传感器获取到的试验数据是否有意义与阵列单元的相对位置密切相关,因此阵列单元间的相对位置定位成为解决水中试验数据获取中的关键技术,水中漂浮式阵列单元定位算法研究正是在此背景下提出的。本文以水中漂浮式传感器阵列单元定位方法为研究对象,研究了水声信号的传输特性和漂浮式阵列单元定位精度的主要影响因素;建立了特定的定位坐标系和误差修正模型,并研究了漂浮式阵列单元定位技术及其定位算法。论文首先讨论分析了几种常用定位算法的性能,并提出了一种基于最小二乘法的牛顿迭代定位算法,在保证计算精度和收敛速度的同时,较好地解决了牛顿迭代法中的初始值的设定问题;其次,重点研究了海洋中声波信号的传输规律和模型,详细介绍了漂浮式传感器阵列单元定位的基本原理,并分析了影响水声定位精度的主要因素,结合影响定位误差的因素,建立了误差修正模型,提出了一种基于误差修正的传感器阵列单元定位算法,通过数值仿真验证了算法的有效性,为传感器阵列单元的数据获取奠定了基础;此外,在水中爆炸试验时,冲击波信号会湮没阵列单元定位系统发出的声定位信号,而且爆炸产生的高温高压...

【论文题纲】

摘要	4-5
ABSTRACT	5-10
第一章绪论	10-17
1.1 课题的背景	10-11
1.2 课题的目的和意义	11-12
1.3 国内外研究现状	12-15
1.3.1 GPS定位技术的研究现状	12-13
1.3.2 地面无线定位技术的研究现状	13-14
1.3.3 声定位技术的研究现状	14
1.3.4 其它定位技术的研究现状	14-15
1.4 课题研究的主要内容	15-17
第二章几种TDOA定位算法性能分析	17-34
2.1 TDOA估计获取方法	17-19
2.2 TDOA定位法的双曲线模型	19-20
2.3 几种常用的TDOA定位算法	20-27
2.3.1 TDOA最小二乘算法	20-21
2.3.2 Chan氏算法	21-25
2.3.3 泰勒级数展开算法	25-27
2.4 基于最小二乘法的牛顿迭代定位算法	27-30
2.4.1 牛顿迭代算法	27-28
2.4.2 基于最小二乘法的牛顿迭代定位算法	28-30
2.5 仿真与分析	30-32
2.6 本章小结	32-34
第三章漂浮式传感器阵列单元定位算法	34-54
3.1 影响阵列单元定位精度的因素	34-36
3.1.1 漂浮式传感器阵列单元定位的工作原理	34-36
3.1.2 影响阵列单元定位精度因素分析	36
3.2 水声信号的传输特性	36-41
3.2.1 水声信号的衰减特性	37-38
3.2.2 海水中的声速特性	38-40
3.2.3 声速变化的影响关系	40-41
3.3 基于误差修正的阵列单元定位算法研究	41-45
3.3.1 定位坐标系的建立	41-42
3.3.2 基站阵列单元的误差修正定位算法	42-44
3.3.3 其它阵列单元的误差修正定位算法	44-45
3.4 仿真与分析	45-52
3.5 本章小结	52-54
第四章爆炸瞬间阵列单元位置预测方法	54-67
4.1 相似性理论基础	54-58
4.1.1 相似第一定理	54-56
4.1.2 相似第二定理（π定理）	56-57
4.1.3 相似第三定理（相似逆定理）	57-58
4.2 水中爆炸理论	58-61
4.2.1 水中爆炸的物理现象	58-59
4.2.2 水中爆炸的冲击波研究	59-61
4.3 炸药水中爆炸瞬间阵列单元位置预测方法	61-66
4.3.1 传感器的配置方法	62-63
4.3.2 阵元位置信息预测方法	63-66
4.4 本章小结	66-67
结束语	67-69
参考文献	69-73
攻读硕士学位期间发表的论文	73-74
致谢	74

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.356701



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