本文關鍵詞：廣義相關時延估計在無源時差定位（TDOA）中的研究與應用

  更多相關文章： 廣義相關 無源時差定位 SDR系統(tǒng) 算法改進 直線布站

【摘要】：無源時差定位(TDOA)技術是根據(jù)目標所產(chǎn)生的電磁波或者聲波等到達分布于不同位置接收機的時間差,通過選取適應不同電磁環(huán)境的時延估計算法,結(jié)合一定的定位算法,從而得出目標位置的一種技術。在實際應用中,需要選擇寬動態(tài)、快速響應的接收機作為監(jiān)測站,輔以高精度衛(wèi)星同步授時系統(tǒng)來獲取精確的時延差信息,再經(jīng)過有效的定位算法,對大量實時的時延數(shù)據(jù)進行有效處理,快速響應,剔除模糊點,從而可以準確地標示出目標源的實際地理位置。在這個過程中,還需要結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)技術,以達成良好的人機界面,更進一步滿足客戶直觀、明了的需求。根據(jù)所查找目標的位置、速度、輻射強度、頻率狀態(tài)以及所處電磁環(huán)境等狀態(tài)信息的不同,需要有不同的時延估計算法和定位布站算法來進行有針對性的處理。在論文中,著重研究了TDOA定位系統(tǒng)中廣義相關時延估計算法的仿真與應用。通過搭建基于軟件無線電(SDR)技術的監(jiān)測站平臺,組成一個基本的三站定位網(wǎng)絡,以此為基礎,獲取不同環(huán)境下的信號數(shù)據(jù),針對所測量的真實環(huán)境中的信號參數(shù),得出目標的估計位置。實際的應用需求對定位估計的精度有一定的要求,而估計精度與許多因素相關聯(lián),有外界環(huán)境不同帶來的干擾,也有系統(tǒng)自身存在某些不穩(wěn)定因素所造成的干擾。這些因素包括接收機頻偏、信號類型、采樣率、信道類型、加權(quán)因子、時間同步系統(tǒng)等。接收機頻偏主要是由接收機本地振蕩頻率誤差和多普勒頻移所導致的監(jiān)測信號產(chǎn)生緩慢的頻率漂移的現(xiàn)象,其對接收機的性能產(chǎn)生較大的影響,對時延估計的精度也是一個需要校正的干擾因素。不同的信號類型需要不同的濾波模式和解調(diào)模式來對應的解決,在實際環(huán)境中受到的干擾不一樣,在接收環(huán)節(jié)需要分析使用不同的方法來自適應地接收、解調(diào)。采樣率與信號類型和系統(tǒng)自身硬件條件相關,可通過測試分析來獲得經(jīng)驗性的數(shù)據(jù)。信道類型和加權(quán)因子是相互關聯(lián)影響的兩個因素,也需要在實際數(shù)據(jù)中同步分析考慮。時間同步系統(tǒng)在時延估計中有重要的影響,現(xiàn)有國內(nèi)廠家的部分產(chǎn)品還存在精度不太穩(wěn)定的問題,在實際應用中需要不斷測試,分析研究,找出變化規(guī)律,通過軟件算法的方法予以彌補校對。本文通過分析影響時延估計精度的不同的因素來驗證和改進算法,通過試驗,獲得了大量的實用數(shù)據(jù)信息,并在此基礎上提出了一系列校正和改進措施,獲得了良好的效果。除了以上對時延估計影響因素的改進之外,還對兩種布站形式進行了分析和比對,通過采取仿真分析的辦法,得出在抗系統(tǒng)性干擾方面,直線布站有一定的優(yōu)勢的結(jié)論,在此基礎上,對直線布站進行組網(wǎng)測試分析,達到了全區(qū)域的準確定位覆蓋。經(jīng)過初步驗證,此定位系統(tǒng)精度可控制在100米范圍之內(nèi),為工程實踐提供了有益的探索。
【關鍵詞】：廣義相關 無源時差定位 SDR系統(tǒng) 算法改進 直線布站
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN95
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-14
• 1.1 課題背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析10-12
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容及成果12-14
• 2 時延估計的基本理論與方法14-26
• 2.1 時延估計的模型14-16
• 2.2 評判時延估計性能的指標16-17
• 2.3 時差定位精度的性能指標17-18
• 2.4 廣義相關時延估計的提出18-21
• 2.5 廣義相關法加權(quán)因子的分析21-26
• 3 廣義相關算法仿真實現(xiàn)與改進26-32
• 3.1 廣義相關算法流程圖設計26
• 3.2 時間校對算法流程圖設計26-28
• 3.3 相關峰擬合算法流程圖設計28-29
• 3.4 仿真信號的說明29-30
• 3.5 廣義相關算法仿真實現(xiàn)30-32
• 4 測試系統(tǒng)搭建與測試分析32-48
• 4.1 TDOA無源定位系統(tǒng)32-38
• 4.1.1 系統(tǒng)架構(gòu)32-33
• 4.1.2 軟件無線電接收機模塊33-36
• 4.1.3 時間同步系統(tǒng)模塊36-37
• 4.1.4 輔助軟硬件工具及其參數(shù)37-38
• 4.2 時延差估計影響因素分析38-48
• 4.2.1 基于MATLAB的數(shù)據(jù)分析程序設計38
• 4.2.2 接收機頻偏對相關峰的影響及改進38-39
• 4.2.3 不同信號類型的相關峰特性分析39-41
• 4.2.4 接收機不同采樣率的相關峰特性分析41-42
• 4.2.5 不同信道類型的相關峰特性分析42-44
• 4.2.6 不同加權(quán)因子的相關峰特性分析44-46
• 4.2.7 時間同步系統(tǒng)精度分析及改進46-48
• 5 三站組網(wǎng)與定位測試48-58
• 5.1 雙曲線定位算法48-50
• 5.2 布站形式選擇50-52
• 5.3 直線布站站址誤差仿真分析52-54
• 5.4 組網(wǎng)測試54-58
• 5.4.1 三站實時解算上位機界面54-55
• 5.4.2 實際數(shù)據(jù)測量與分析55-58
• 結(jié)論58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻60-63
• 攻讀學位期間的研究成果63

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本文編號：1073187