本文關(guān)鍵詞：廣義相關(guān)時(shí)延估計(jì)在無(wú)源時(shí)差定位（TDOA）中的研究與應(yīng)用

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【摘要】：無(wú)源時(shí)差定位(TDOA)技術(shù)是根據(jù)目標(biāo)所產(chǎn)生的電磁波或者聲波等到達(dá)分布于不同位置接收機(jī)的時(shí)間差,通過(guò)選取適應(yīng)不同電磁環(huán)境的時(shí)延估計(jì)算法,結(jié)合一定的定位算法,從而得出目標(biāo)位置的一種技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中,需要選擇寬動(dòng)態(tài)、快速響應(yīng)的接收機(jī)作為監(jiān)測(cè)站,輔以高精度衛(wèi)星同步授時(shí)系統(tǒng)來(lái)獲取精確的時(shí)延差信息,再經(jīng)過(guò)有效的定位算法,對(duì)大量實(shí)時(shí)的時(shí)延數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理,快速響應(yīng),剔除模糊點(diǎn),從而可以準(zhǔn)確地標(biāo)示出目標(biāo)源的實(shí)際地理位置。在這個(gè)過(guò)程中,還需要結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù),以達(dá)成良好的人機(jī)界面,更進(jìn)一步滿足客戶直觀、明了的需求。根據(jù)所查找目標(biāo)的位置、速度、輻射強(qiáng)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(shí)延估計(jì)算法和定位布站算法來(lái)進(jìn)行有針對(duì)性的處理。在論文中,著重研究了TDOA定位系統(tǒng)中廣義相關(guān)時(shí)延估計(jì)算法的仿真與應(yīng)用。通過(guò)搭建基于軟件無(wú)線電(SDR)技術(shù)的監(jiān)測(cè)站平臺(tái),組成一個(gè)基本的三站定位網(wǎng)絡(luò),以此為基礎(chǔ),獲取不同環(huán)境下的信號(hào)數(shù)據(jù),針對(duì)所測(cè)量的真實(shí)環(huán)境中的信號(hào)參數(shù),得出目標(biāo)的估計(jì)位置。實(shí)際的應(yīng)用需求對(duì)定位估計(jì)的精度有一定的要求,而估計(jì)精度與許多因素相關(guān)聯(lián),有外界環(huán)境不同帶來(lái)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(jī)頻偏、信號(hào)類型、采樣率、信道類型、加權(quán)因子、時(shí)間同步系統(tǒng)等。接收機(jī)頻偏主要是由接收機(jī)本地振蕩頻率誤差和多普勒頻移所導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)信號(hào)產(chǎn)生緩慢的頻率漂移的現(xiàn)象,其對(duì)接收機(jī)的性能產(chǎn)生較大的影響,對(duì)時(shí)延估計(jì)的精度也是一個(gè)需要校正的干擾因素。不同的信號(hào)類型需要不同的濾波模式和解調(diào)模式來(lái)對(duì)應(yīng)的解決,在實(shí)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(lái)自適應(yīng)地接收、解調(diào)。采樣率與信號(hào)類型和系統(tǒng)自身硬件條件相關(guān),可通過(guò)測(cè)試分析來(lái)獲得經(jīng)驗(yàn)性的數(shù)據(jù)。信道類型和加權(quán)因子是相互關(guān)聯(lián)影響的兩個(gè)因素,也需要在實(shí)際數(shù)據(jù)中同步分析考慮。時(shí)間同步系統(tǒng)在時(shí)延估計(jì)中有重要的影響,現(xiàn)有國(guó)內(nèi)廠家的部分產(chǎn)品還存在精度不太穩(wěn)定的問(wèn)題,在實(shí)際應(yīng)用中需要不斷測(cè)試,分析研究,找出變化規(guī)律,通過(guò)軟件算法的方法予以彌補(bǔ)校對(duì)。本文通過(guò)分析影響時(shí)延估計(jì)精度的不同的因素來(lái)驗(yàn)證和改進(jìn)算法,通過(guò)試驗(yàn),獲得了大量的實(shí)用數(shù)據(jù)信息,并在此基礎(chǔ)上提出了一系列校正和改進(jìn)措施,獲得了良好的效果。除了以上對(duì)時(shí)延估計(jì)影響因素的改進(jìn)之外,還對(duì)兩種布站形式進(jìn)行了分析和比對(duì),通過(guò)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(shì)的結(jié)論,在此基礎(chǔ)上,對(duì)直線布站進(jìn)行組網(wǎng)測(cè)試分析,達(dá)到了全區(qū)域的準(zhǔn)確定位覆蓋。經(jīng)過(guò)初步驗(yàn)證,此定位系統(tǒng)精度可控制在100米范圍之內(nèi),為工程實(shí)踐提供了有益的探索。
【關(guān)鍵詞】：廣義相關(guān) 無(wú)源時(shí)差定位 SDR系統(tǒng) 算法改進(jìn) 直線布站
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析10-12
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容及成果12-14
• 2 時(shí)延估計(jì)的基本理論與方法14-26
• 2.1 時(shí)延估計(jì)的模型14-16
• 2.2 評(píng)判時(shí)延估計(jì)性能的指標(biāo)16-17
• 2.3 時(shí)差定位精度的性能指標(biāo)17-18
• 2.4 廣義相關(guān)時(shí)延估計(jì)的提出18-21
• 2.5 廣義相關(guān)法加權(quán)因子的分析21-26
• 3 廣義相關(guān)算法仿真實(shí)現(xiàn)與改進(jìn)26-32
• 3.1 廣義相關(guān)算法流程圖設(shè)計(jì)26
• 3.2 時(shí)間校對(duì)算法流程圖設(shè)計(jì)26-28
• 3.3 相關(guān)峰擬合算法流程圖設(shè)計(jì)28-29
• 3.4 仿真信號(hào)的說(shuō)明29-30
• 3.5 廣義相關(guān)算法仿真實(shí)現(xiàn)30-32
• 4 測(cè)試系統(tǒng)搭建與測(cè)試分析32-48
• 4.1 TDOA無(wú)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(wú)線電接收機(jī)模塊33-36
• 4.1.3 時(shí)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(shí)延差估計(jì)影響因素分析38-48
• 4.2.1 基于MATLAB的數(shù)據(jù)分析程序設(shè)計(jì)38
• 4.2.2 接收機(jī)頻偏對(duì)相關(guān)峰的影響及改進(jìn)38-39
• 4.2.3 不同信號(hào)類型的相關(guān)峰特性分析39-41
• 4.2.4 接收機(jī)不同采樣率的相關(guān)峰特性分析41-42
• 4.2.5 不同信道類型的相關(guān)峰特性分析42-44
• 4.2.6 不同加權(quán)因子的相關(guān)峰特性分析44-46
• 4.2.7 時(shí)間同步系統(tǒng)精度分析及改進(jìn)46-48
• 5 三站組網(wǎng)與定位測(cè)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(cè)試54-58
• 5.4.1 三站實(shí)時(shí)解算上位機(jī)界面54-55
• 5.4.2 實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)量與分析55-58
• 結(jié)論58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果63

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本文編號(hào)：1073187