本文關(guān)鍵詞：無(wú)源定位技術(shù)在乒乓球落點(diǎn)估計(jì)中的應(yīng)用

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【摘要】：數(shù)字體育是一個(gè)全新的概念,是體育、科技與時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物,是IT、通信、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段,同體育鍛煉、競(jìng)技健身、互動(dòng)娛樂(lè)的完美結(jié)合。在新的歷史時(shí)期,體育事業(yè)蓬勃發(fā)展,信息技術(shù)日新月異,兩者的結(jié)合造就了充滿魅力與遐想的數(shù)字體育,也為體育打開了一片嶄新的天空。本文以我國(guó)的國(guó)球——乒乓球運(yùn)動(dòng)為背景,為早日實(shí)現(xiàn)乒乓球運(yùn)動(dòng)的數(shù)字化,基于到達(dá)時(shí)間差(Time Difference of Arrival,TDOA)無(wú)源定位原理,展開對(duì)乒乓球落點(diǎn)的估計(jì)研究。TDOA是無(wú)源定位的典型代表,多應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,具有極高的定位精度。本文首次將TDOA定位方法應(yīng)用到乒乓球落點(diǎn)估計(jì)中,并建立了平面TDOA定位方法的雙曲線方程組的數(shù)學(xué)模型;在理論上詳細(xì)分析研究了求解該數(shù)學(xué)模型的6種算法:SX算法、Friedlander算法、Fang算、Chan算法、Taylor算法和直接算法,并總結(jié)歸納出各自的特點(diǎn)及適用條件。由TDOA的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出定位精度與傳感器分布情況、傳感器位置精度、時(shí)延估計(jì)精度的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)值仿真,對(duì)傳感器基線夾角、基線長(zhǎng)度與定位精度之間的關(guān)系進(jìn)行了深入研究,總結(jié)出基線夾角、基線長(zhǎng)度與定位精度之間的關(guān)系,繪制了定位精度曲線圖。在此基礎(chǔ)上搭建了實(shí)驗(yàn)環(huán)境,實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由乒乓球臺(tái)、電渦流傳感器、示波器和計(jì)算機(jī)組成。采集了若干組系統(tǒng)噪聲、乒乓球激勵(lì)和重錘激勵(lì)振動(dòng)信號(hào)及干擾信號(hào)數(shù)據(jù)。在時(shí)域和頻域分析了通過(guò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采集的乒乓球振動(dòng)信號(hào)和典型干擾信號(hào)的時(shí)頻特點(diǎn),估計(jì)出乒乓球臺(tái)面振動(dòng)傳播速度,為實(shí)現(xiàn)可靠的乒乓球落點(diǎn)估計(jì)系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。依據(jù)理論分析和數(shù)值仿真結(jié)果及乒乓球運(yùn)動(dòng)本身的特點(diǎn),提出了乒乓球落點(diǎn)估計(jì)系統(tǒng)的傳感器分布優(yōu)化方案,即基線最長(zhǎng)方案和基線夾角最大方案。運(yùn)用相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)優(yōu)化方案分別進(jìn)行了仿真研究,繪出兩種方案的定位精度曲線圖。仿真結(jié)果表明:基線長(zhǎng)度最長(zhǎng)的布站方案明顯比基線夾角最大的布站方案的定位精度高。總結(jié)分析了本論文工作的優(yōu)點(diǎn)與不足,并指出進(jìn)一步完善傳感器布局和提高定位精度的措施和方法。
【關(guān)鍵詞】：乒乓球 落點(diǎn)估計(jì) TDOA
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：G846
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題研究的目的及意義9-10
• 1.2 科學(xué)技術(shù)在體育訓(xùn)練應(yīng)用中的現(xiàn)狀分析10-12
• 1.2.1 科學(xué)技術(shù)在體育訓(xùn)練應(yīng)用中的國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.2.2 科學(xué)技術(shù)在體育訓(xùn)練應(yīng)用中的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 論文的主要工作12-13
• 第2章 到達(dá)時(shí)間差定位技術(shù)原理及方法13-21
• 2.1 基本原理13-14
• 2.2 時(shí)差定位算法14-20
• 2.2.1 SX算法14-15
• 2.2.2 Friedlander算法15-16
• 2.2.3 Fang算法16-17
• 2.2.4 Chan算法17-18
• 2.2.5 Taylor算法18-19
• 2.2.6 直接法19-20
• 2.2.7 幾種算法的比較20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第3章 定位精度分析及數(shù)值仿真研究21-30
• 3.1 定位精度分析21-23
• 3.2 仿真流程圖23-24
• 3.3 數(shù)值仿真24-29
• 3.3.1 定位精度與基線夾角的關(guān)系25-27
• 3.3.2 定位與精度基線長(zhǎng)度間的關(guān)系27-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 第4章 乒乓球落點(diǎn)估計(jì)的基礎(chǔ)技術(shù)研究30-40
• 4.1 搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境30
• 4.2 數(shù)據(jù)采集30-31
• 4.3 乒乓球落點(diǎn)信號(hào)和跺腳信號(hào)的頻譜對(duì)比分析31-33
• 4.4 乒乓球臺(tái)面的振動(dòng)傳播速度估計(jì)33-36
• 4.4.1 時(shí)延估計(jì)原理分析33-34
• 4.4.2 時(shí)延估計(jì)計(jì)算34-35
• 4.4.3 計(jì)算乒乓球臺(tái)面的振動(dòng)傳播速度35-36
• 4.5 乒乓球落點(diǎn)估計(jì)的傳感器分布方案36-39
• 4.5.1 基線最長(zhǎng)情況下的傳感器分布方案36-38
• 4.5.2 基線夾角最大情況下的傳感器分布方案38-39
• 4.6 本章小結(jié)39-40
• 結(jié)論40-41
• 參考文獻(xiàn)41-44
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文44-46
• 致謝46

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本文編號(hào)：716571