TDOA被动定位关键技术研究与应用
发布时间：2022-01-09 11:09
近年来,随着传感器网络（WSN）、物联网（IoT）、以及无人机（UAV）等小型低成本技术和设备的不断发展,使得针对无线信号辐射源的精确被动定位技术受到国内外研究学者的普遍关注,该技术在民用领域和军事领域都有着非常广阔的应用前景。基于到达时间差（TDOA）的被动定位技术以其定位精度高、速度快、隐蔽性好的优势更是受到重视,但是对于一些特殊的应用场景和定位需求,还存在许多技术问题尚未解决。本文针对TDOA被动定位在民用和军事领域的几项关键技术进行了系统的分析和研究,并提出了相应的解决方法。本文主要的研究成果总结如下:1.存在同频干扰的情况下,针对传感器接收到的同频混叠信号TDOA定位参数精确估计进行了研究。将多通道盲源分离（BSS）技术引入对混叠信号的处理中,实现对干扰信号的完全分离,同时考虑到分布式传感器网络中各节点接收信号幅度衰减不一致的情况,采用基于相关系数测量的干扰信号二次提取算法,在接收端实现了对干扰信号的有效恢复,避免了同频混叠信号对目标信号TDOA定位参数估计产生的影响,进而采用相位转换的广义互相关算法实现对干扰信号的TDOA参数估计,通过计算机仿真和室外测试验证了本方法的有效...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２几种室内定位技术的精度及实施难易程度示意图??
术１４９１以及超声波定位技术１５°］等等。由于人８０％的时间都是在室内活动，且大部分的??无线连接业务也是在室内进行的，在未来互联网时代，室内技术必将成为改善人们??生活质量的一项重要技术。图１．２给出了几种室内定位技术及其可提供的定位精度。??定位精度ｕ??丨〇〇米；地磁??１０米?（ＲＦｌｂｉ．超声今计算以??，，－、、?视觉?Ｚ??米级精度丨米Ｘ?，．．．ｉｉｇＢ“??ＬＥＤ?广??亚米级精度０５米??＿?超宽带??分米级精度?（激光＼、?Ｊ??规模化实施难易程度??图１．２几种室内定位技术的精度及实施难易程度示意图??３．单站定位技术和多站定位技术??单站定位技术是仅采用单个定位设备对目标进行观测，根据其获得的目标辐射??信号和相关辅助信息完成目标定位的方法［５１］。由于单站定位技术不需要在多个站点??之间进行信息传输、也没有多站时间同步的要求，因而其具有定位成本低、灵活性??强、且系统简单等优点。然而，单站定位技术一般不能一次完成定位任务，需要在??一定的时间内进行多次测量或位置移动获得更多可用信息，才能最终实现对目标的??精确定位。可以看出
辐射源的精确位置历来都是科学研宄的重要方向。在民用领域，由于需求的不同对??定位精度会有不同的具体要求，具体如图Ｌ４中所示。现有的各种定位算法也有不同??的定位精度，人们可根据相应的场景和需求选择合适的定位方法，图１．５对比了现有??各种定位方法的精度。??移动通信链接建立??移动电话?｜?电话费收ｇ?｜???ｉ?运营商选择?｜?Ｉ?电话跟踪?Ｉ??个人监控??仓储货物定位?＾??餘保胃?Ｉ应急获得监＃???崳?入侵检测?Ｉ???Ｉ?紧急救护如Ｅ９１１?｜??＾仓储货物定位?Ｉ??１汽车收费控制Ｉ??跟踪定位?Ｉ?汽车救援、保险救助?１??ｒ?车队、船队管理?一￣Ｉ???Ｉ?禁区设置?Ｉ?ｉ资源分配管ｉ￣Ｉ??游戏、赌博?ｎ??信息获取?？?［?—＿麵麵盤?Ｉ??个人娱乐?Ｌ?时区切换?Ｉ?Ｉ地图、交通信息、驾驶路线等ｎ??￣￣?广告、新闻、信息广播?Ｉ??精度需求?１０千米?１千米?１００米?１０米?１米??图１．４位置服务类型与对应精度需求??在军事领域，世界各国针对战争需要研制了很多不同类型的被动定位系统??并装备部队。例如美国的“沉默哨兵（Ｓｉｌｅｎｔ?Ｓｅｎｔｒｙ）”侦察系统１５８］、“白云（Ｗｈｉｔｅ??Ｃｌｏｕｄ）”海洋监测系统ｉ５９１、以及“狼群”系统１６°］等，俄罗斯开发的“卡尔秋塔”无??源探测系统｜６１１，乌克兰研制的“铠甲”雷达侦察系统［６２），英国的智能频谱系统［６３１??（ＣＲＦＳ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Sensor-Service Collaboration Approach for Target Tracking in Wireless Camera Networks[J]. Shuai Zhao,Le Yu. 中国通信. 2017(07)
[2]Optimality Analysis of Sensor-Target Geometries for Bearing-Only Passive Localization in Three Dimensional Space[J]. ZHONG Yu,WU Xiaoyan,HUANG Shucai,LI Chengjing,WU Jianfeng. Chinese Journal of Electronics. 2016(02)
[3]高速旋转目标旋转速度估计方法[J]. 胡杰民,付耀文,胡志刚,黎湘. 电子与信息学报. 2009(09)
[4]基于倒序相关累加的信号到达时间盲估计[J]. 胡国兵,刘渝. 南京航空航天大学学报. 2009(03)
[5]反隐身哨兵 中国DWL002被动探测雷达系统[J]. 陈光文. 现代兵器. 2009(06)
[6]狼群攻击系统研究[J]. 刘大臣,徐军涛. 飞航导弹. 2008(10)
[7]如何筹备教育金[J]. 黄伟. IT经理世界. 2006(11)
[8]平方根升余弦滚降FIR数字滤波器的设计[J]. 张维良,郭兴波,潘长勇,杨知行. 电讯技术. 2002(06)
[9]一种间断式交流灯丝电源[J]. 范鹏. 现代电子. 2000(04)
[10]引人注目的维拉无源雷达系统[J]. 许为武. 国际航空. 2004 (07)
博士论文
[1]基于时差频差的多站无源定位与跟踪算法研究[D]. 朱国辉.西安电子科技大学 2015
[2]无线传感网信号被动定位关键技术研究[D]. 郝本建.西安电子科技大学 2013
[3]不确定环境下无线传感器网络路由算法研究[D]. 卢俊岭.陕西师范大学 2013
[4]复杂环境下的无线传感器网络定位关键技术研究[D]. 王瑞锦.电子科技大学 2013
[5]无线传感器网络定位算法及其应用研究[D]. 戴欢.江南大学 2012
[6]非直达目标定位跟踪的基础理论与算法研究[D]. 黄际彦.电子科技大学 2008
[7]合成孔径雷达的电子战研究[D]. 唐波.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2005
[8]水下多目标定位关键技术研究[D]. 秦洪峰.西北工业大学 2002
[9]空中观测平台对海面慢速目标单站无源定位跟踪及其关键技术研究[D]. 单月晖.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
[10]雷达电子战系统建模仿真技术和作战效能评估的研究[D]. 曾洪祥.中国人民解放军国防科学技术大学 2000
硕士论文
[1]面向5G移动网络绿色通信关键技术研究[D]. 王新玲.电子科技大学 2015
[2]复杂调制雷达信号的调制识别与参数估计算法研究[D]. 吕远.电子科技大学 2009
本文编号：3578601
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２几种室内定位技术的精度及实施难易程度示意图??
术１４９１以及超声波定位技术１５°］等等。由于人８０％的时间都是在室内活动，且大部分的??无线连接业务也是在室内进行的，在未来互联网时代，室内技术必将成为改善人们??生活质量的一项重要技术。图１．２给出了几种室内定位技术及其可提供的定位精度。??定位精度ｕ??丨〇〇米；地磁??１０米?（ＲＦｌｂｉ．超声今计算以??，，－、、?视觉?Ｚ??米级精度丨米Ｘ?，．．．ｉｉｇＢ“??ＬＥＤ?广??亚米级精度０５米??＿?超宽带??分米级精度?（激光＼、?Ｊ??规模化实施难易程度??图１．２几种室内定位技术的精度及实施难易程度示意图??３．单站定位技术和多站定位技术??单站定位技术是仅采用单个定位设备对目标进行观测，根据其获得的目标辐射??信号和相关辅助信息完成目标定位的方法［５１］。由于单站定位技术不需要在多个站点??之间进行信息传输、也没有多站时间同步的要求，因而其具有定位成本低、灵活性??强、且系统简单等优点。然而，单站定位技术一般不能一次完成定位任务，需要在??一定的时间内进行多次测量或位置移动获得更多可用信息，才能最终实现对目标的??精确定位。可以看出
辐射源的精确位置历来都是科学研宄的重要方向。在民用领域，由于需求的不同对??定位精度会有不同的具体要求，具体如图Ｌ４中所示。现有的各种定位算法也有不同??的定位精度，人们可根据相应的场景和需求选择合适的定位方法，图１．５对比了现有??各种定位方法的精度。??移动通信链接建立??移动电话?｜?电话费收ｇ?｜???ｉ?运营商选择?｜?Ｉ?电话跟踪?Ｉ??个人监控??仓储货物定位?＾??餘保胃?Ｉ应急获得监＃???崳?入侵检测?Ｉ???Ｉ?紧急救护如Ｅ９１１?｜??＾仓储货物定位?Ｉ??１汽车收费控制Ｉ??跟踪定位?Ｉ?汽车救援、保险救助?１??ｒ?车队、船队管理?一￣Ｉ???Ｉ?禁区设置?Ｉ?ｉ资源分配管ｉ￣Ｉ??游戏、赌博?ｎ??信息获取?？?［?—＿麵麵盤?Ｉ??个人娱乐?Ｌ?时区切换?Ｉ?Ｉ地图、交通信息、驾驶路线等ｎ??￣￣?广告、新闻、信息广播?Ｉ??精度需求?１０千米?１千米?１００米?１０米?１米??图１．４位置服务类型与对应精度需求??在军事领域，世界各国针对战争需要研制了很多不同类型的被动定位系统??并装备部队。例如美国的“沉默哨兵（Ｓｉｌｅｎｔ?Ｓｅｎｔｒｙ）”侦察系统１５８］、“白云（Ｗｈｉｔｅ??Ｃｌｏｕｄ）”海洋监测系统ｉ５９１、以及“狼群”系统１６°］等，俄罗斯开发的“卡尔秋塔”无??源探测系统｜６１１，乌克兰研制的“铠甲”雷达侦察系统［６２），英国的智能频谱系统［６３１??（ＣＲＦＳ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Sensor-Service Collaboration Approach for Target Tracking in Wireless Camera Networks[J]. Shuai Zhao,Le Yu. 中国通信. 2017(07)
[2]Optimality Analysis of Sensor-Target Geometries for Bearing-Only Passive Localization in Three Dimensional Space[J]. ZHONG Yu,WU Xiaoyan,HUANG Shucai,LI Chengjing,WU Jianfeng. Chinese Journal of Electronics. 2016(02)
[3]高速旋转目标旋转速度估计方法[J]. 胡杰民,付耀文,胡志刚,黎湘. 电子与信息学报. 2009(09)
[4]基于倒序相关累加的信号到达时间盲估计[J]. 胡国兵,刘渝. 南京航空航天大学学报. 2009(03)
[5]反隐身哨兵 中国DWL002被动探测雷达系统[J]. 陈光文. 现代兵器. 2009(06)
[6]狼群攻击系统研究[J]. 刘大臣,徐军涛. 飞航导弹. 2008(10)
[7]如何筹备教育金[J]. 黄伟. IT经理世界. 2006(11)
[8]平方根升余弦滚降FIR数字滤波器的设计[J]. 张维良,郭兴波,潘长勇,杨知行. 电讯技术. 2002(06)
[9]一种间断式交流灯丝电源[J]. 范鹏. 现代电子. 2000(04)
[10]引人注目的维拉无源雷达系统[J]. 许为武. 国际航空. 2004 (07)
博士论文
[1]基于时差频差的多站无源定位与跟踪算法研究[D]. 朱国辉.西安电子科技大学 2015
[2]无线传感网信号被动定位关键技术研究[D]. 郝本建.西安电子科技大学 2013
[3]不确定环境下无线传感器网络路由算法研究[D]. 卢俊岭.陕西师范大学 2013
[4]复杂环境下的无线传感器网络定位关键技术研究[D]. 王瑞锦.电子科技大学 2013
[5]无线传感器网络定位算法及其应用研究[D]. 戴欢.江南大学 2012
[6]非直达目标定位跟踪的基础理论与算法研究[D]. 黄际彦.电子科技大学 2008
[7]合成孔径雷达的电子战研究[D]. 唐波.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2005
[8]水下多目标定位关键技术研究[D]. 秦洪峰.西北工业大学 2002
[9]空中观测平台对海面慢速目标单站无源定位跟踪及其关键技术研究[D]. 单月晖.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
[10]雷达电子战系统建模仿真技术和作战效能评估的研究[D]. 曾洪祥.中国人民解放军国防科学技术大学 2000
硕士论文
[1]面向5G移动网络绿色通信关键技术研究[D]. 王新玲.电子科技大学 2015
[2]复杂调制雷达信号的调制识别与参数估计算法研究[D]. 吕远.电子科技大学 2009
本文编号：3578601
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