【摘要】：磁性目標(biāo)探測(cè)技術(shù)屬于無(wú)源被動(dòng)探測(cè),因其隱蔽性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)和適用范圍廣等特點(diǎn),在航空反潛、彈藥引信和排雷排爆等領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為目前信息領(lǐng)域新興的重要發(fā)展方向之一,在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)與軍事目標(biāo)跟蹤等方面具有監(jiān)測(cè)范圍大、隱蔽性強(qiáng)和抗毀性強(qiáng)等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。因此本文致力于研究基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的磁性目標(biāo)探測(cè)技術(shù),提出了以磁偶極子模型為基礎(chǔ)的定位算法,分析了影響算法精度的因素,設(shè)計(jì)了硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并開展了相應(yīng)的仿真和實(shí)驗(yàn)研究。首先,為了解決現(xiàn)有磁性目標(biāo)探測(cè)方法計(jì)算量大、實(shí)時(shí)性差等缺陷,在磁偶極子模型的基礎(chǔ)上,利用多傳感器測(cè)量的磁場(chǎng)強(qiáng)度信息及其位置信息,推導(dǎo)出質(zhì)心定位算法,通過仿真驗(yàn)證了該算法的有效性與可行性;并在質(zhì)心定位算法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于磁場(chǎng)強(qiáng)度比值的加權(quán)質(zhì)心定位算法,仿真結(jié)果表明,其定位精度相比質(zhì)心定位算法有了一定程度的提升。同時(shí)通過仿真分析發(fā)現(xiàn)影響算法定位精度的主要因素包括傳感器的數(shù)目、傳感器分布均勻程度與磁異常目標(biāo)的位置。其次,設(shè)計(jì)完成了高精度小型化無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。根據(jù)高精度、高可靠性、低復(fù)雜度的要求對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),并詳細(xì)闡述了各個(gè)分模塊的設(shè)計(jì),主要包括微處理器模塊設(shè)計(jì)、H橋式脈沖磁化電路設(shè)計(jì)、信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)電源模塊設(shè)計(jì),完成高精度磁異常信號(hào)采集以及磁異常信號(hào)的無(wú)線傳輸?shù)裙δ�。最�?對(duì)本文提出的質(zhì)心定位算法與加權(quán)質(zhì)心定位算法展開了實(shí)驗(yàn)研究,選擇磁場(chǎng)環(huán)境穩(wěn)定的地點(diǎn),設(shè)計(jì)合理有效的實(shí)驗(yàn)步驟,進(jìn)行了外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明算法可以有效獲取磁性目標(biāo)的位置信息,定位誤差小于0.4m,驗(yàn)證了算法的可行性與可靠性,并分析了影響算法定位精度的因素。
【圖文】：

編號(hào) 1 2 3 4 5坐標(biāo) (2,9,0) (4,7,0) (1,10,0) (6,8,0) (2,3,0)編號(hào) 6 7 8 9 10坐標(biāo) (0,7,0) (7,2,0) (3,3,0) (7,7,0) (4,5,0)編號(hào) 11 12 13 14 15坐標(biāo) (6,4,0) (0,6,0) (9,8,0) (8,6,0) (7,6,0)編號(hào) 16 17 18 19 20坐標(biāo) (8,7,0) (4,6,0) (6,1,0) (6,7,0) (5,10,0)編號(hào) 21 22 23 24 25坐標(biāo) (3,4,0) (2,10,0) (5,3,0) (2,8,0) (9,4,0)編號(hào) 26 27 28 29 30坐標(biāo) (0,2,0) (5,1,0) (1,3,0) (8,8,0) (10,8,0)其次，將計(jì)算得到的磁異常場(chǎng)與閾值進(jìn)行比較，若傳感器測(cè)得的磁異常定的閾值，認(rèn)為該傳感器檢測(cè)到了磁異信號(hào)。最后，根據(jù)式（3.14）計(jì)算得磁異常目標(biāo)的坐標(biāo)，仿真結(jié)果如圖 3.8 所示

將磁異常場(chǎng)的總場(chǎng)強(qiáng)度與閾值thB 進(jìn)行比較，若磁異常場(chǎng)強(qiáng)度大于測(cè)量點(diǎn)檢測(cè)到了磁異信號(hào)；建立以下 3 個(gè)集合：檢測(cè)到磁異信號(hào)的傳感器集合 1 2, , ,sensor mS P P P；磁異常場(chǎng)強(qiáng)度比值集合 1 2, , ,anomaly mS S S S；檢測(cè)到磁異信號(hào)傳感器坐標(biāo)集合 1 1 2 2( , ),( , ), ,( , Position m mS x y x y x y根據(jù)式（3.16）計(jì)算出每一個(gè)傳感器坐標(biāo)的加權(quán)值i ；根據(jù)式（3.17）計(jì)算出磁異常目標(biāo)的位置坐標(biāo) ( x , y )，該坐標(biāo) ( x , y算法定位出的磁異常目標(biāo)的坐標(biāo)。.3.2 仿真結(jié)果與分析真條件同 3.1.2 小節(jié)，不同之處僅在于每個(gè)檢測(cè)到磁異信號(hào)的傳感器（3.16）進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，最終通過式（3.17）計(jì)算得到加權(quán)之后的磁置坐標(biāo)，，如圖 3.9 所示。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5

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本文編號(hào)：2550606