發(fā)布時間：2019-10-17 14:36

【摘要】：磁性目標探測技術(shù)屬于無源被動探測,因其隱蔽性強、抗干擾能力強和適用范圍廣等特點,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)場環(huán)境監(jiān)測與軍事目標跟蹤等方面具有監(jiān)測范圍大、隱蔽性強和抗毀性強等獨特的優(yōu)點。因此本文致力于研究基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的磁性目標探測技術(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)計了硬件實驗系統(tǒng),并開展了相應(yīng)的仿真和實驗研究。首先,為了解決現(xiàn)有磁性目標探測方法計算量大、實時性差等缺陷,在磁偶極子模型的基礎(chǔ)上,利用多傳感器測量的磁場強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強度比值的加權(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的位置。其次,設(shè)計完成了高精度小型化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)。根據(jù)高精度、高可靠性、低復(fù)雜度的要求對硬件系統(tǒng)進行了總體設(shè)計,并詳細闡述了各個分模塊的設(shè)計,主要包括微處理器模塊設(shè)計、H橋式脈沖磁化電路設(shè)計、信號放大電路設(shè)計、A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計與系統(tǒng)電源模塊設(shè)計,完成高精度磁異常信號采集以及磁異常信號的無線傳輸?shù)裙δ�。最�?對本文提出的質(zhì)心定位算法與加權(quán)質(zhì)心定位算法展開了實驗研究,選擇磁場環(huán)境穩(wěn)定的地點,設(shè)計合理有效的實驗步驟,進行了外場實驗。實驗結(jié)果表明算法可以有效獲取磁性目標的位置信息,定位誤差小于0.4m,驗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 1 2 3 4 5坐標 (2,9,0) (4,7,0) (1,10,0) (6,8,0) (2,3,0)編號 6 7 8 9 10坐標 (0,7,0) (7,2,0) (3,3,0) (7,7,0) (4,5,0)編號 11 12 13 14 15坐標 (6,4,0) (0,6,0) (9,8,0) (8,6,0) (7,6,0)編號 16 17 18 19 20坐標 (8,7,0) (4,6,0) (6,1,0) (6,7,0) (5,10,0)編號 21 22 23 24 25坐標 (3,4,0) (2,10,0) (5,3,0) (2,8,0) (9,4,0)編號 26 27 28 29 30坐標 (0,2,0) (5,1,0) (1,3,0) (8,8,0) (10,8,0)其次，將計算得到的磁異常場與閾值進行比較，若傳感器測得的磁異常定的閾值，認為該傳感器檢測到了磁異信號。最后，根據(jù)式（3.14）計算得磁異常目標的坐標，仿真結(jié)果如圖 3.8 所示

將磁異常場的總場強度與閾值thB 進行比較，若磁異常場強度大于測量點檢測到了磁異信號；建立以下 3 個集合：檢測到磁異信號的傳感器集合 1 2, , ,sensor mS P P P；磁異常場強度比值集合 1 2, , ,anomaly mS S S S；檢測到磁異信號傳感器坐標集合 1 1 2 2( , ),( , ), ,( , Position m mS x y x y x y根據(jù)式（3.16）計算出每一個傳感器坐標的加權(quán)值i ；根據(jù)式（3.17）計算出磁異常目標的位置坐標 ( x , y )，該坐標 ( x , y算法定位出的磁異常目標的坐標。.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檢測到磁異信號的傳感器（3.16）進行加權(quán)計算，最終通過式（3.17）計算得到加權(quán)之后的磁置坐標，，如圖 3.9 所示。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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本文編號：2550606