传感器组网的关键技术

传感器组网是协同作战的关键技术,从作战的动态过程角度看,传感器组网是以特定战术任务为目标,在通信技术和计算机技术支持下的战术决策。从完成特定战术任务的能力角度看,传感器管理技术、通信技术、信息融合技术以及计算机技术是影响传感器网络性能的关键因素。     

水声传感器信息处理技术

水声传感器信息融合是为潜艇、水面舰艇提供完整、准确、清晰战术态势的关键技术。结合各类声纳的特点,研究数据互联,水下被动定位与跟踪算法,纯方位系统的可观测性,跟踪坐标系的选择以及机动目标跟踪,是解决水声传感器信息处理的关键。首先对前人在这些方面的工作进行了总结和评述,然后根据现代海战的战术背景分析了水声传感器信息处理存在的一些技术难点和值得进一步研究的问题。     

ZigBee和LabVIEW的空空导弹环境状态监测系统设计

新一代空空导弹内部集成了大量的精密元件,为确保导弹铁路运输、日常储存和战时环境下的质量状态,需要实时监测导弹所受的环境信息。以某型空空导弹为研究对象,采用各型传感器装置,同时构建ZigBee无线通信网络,通过网络协调器收集所有采集点的信号信息,将相关信息传入LabVIEW开发平台中进行分析处理,以此设计符合测试需求的空空导弹环境状态监测系统。经过几次具体实践,验证了系统良好的可靠性和可行性,对于提升航空弹药管理工作信息化水平具有重要意义。     

A robust sensor covering and communication problem

We consider the problem of placing sensors across some area of interest. The sensors must be placed so that they cover a fixed set of targets in the region, and should be deployed in a manner that allows sensors to communicate with one another. In particular, there exists a measure of communication effectiveness for each sensor pair, which is determined by a concave function of distance between the sensors. Complicating the sensor location problem are uncertainties related to sensor placement, for example, as caused by drifting due to air or water currents to which the sensors may be subjected. Our problem thus seeks to maximize a metric regarding intrasensor communication effectiveness, subject to the condition that all targets must be covered by some sensor, where sensor drift occurs according to a robust (worst‐case) mechanism. We formulate an approximation approach and develop a cutting‐plane algorithm to solve this problem, comparing the effectiveness of two different classes of inequalities. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 62: 582–594, 2015     

机载传感器智能管理方法的研究

机载传感器智能管理有利于提高我机平台的隐身性能和传感器的利用效率,使我机在空战中处于有利态势.阐述了机载传感器智能管理的问题、基本概念,给出了传感器管理需要研究的内容,提出基于模糊推理的机载传感器智能管理的研究方案;针对各传感器的工作特点,考虑战场态势因素,研究基于模糊推理的传感器智能管理模型;在此基础上进行传感器智能管理系统仿真和软件设计.     

基于信息熵TOP SIS法的无线传感器网络节点自定位技术

在无线传感器网络的应用中，节点的定位是一个关键的问题。但是，利用已知节点对未知节点定位的算法存在着定位精度不高，定位计算量大等缺点。针对该问题，提出了一种基于信息熵TOPSIS法的节点自定位算法，该算法利用TOPSIS法按已给的传感器属性进行排序，只取最靠前的3个节点代入标准最小二乘公式中进行计算，既缩短了计算时间，又保证了计算精度。仿真实验证明，该算法是一种有效可行的算法。     

惯性传感技术发展与展望

利用GPS辅助INS的系统已在各种应用领域崭露头角,这些新的应用领域将驱动市场对极低成本惯性传感器的大量需求。在回顾惯性传感技术的发展历程、研究热点、应用领域的基础上,讨论和展望了光纤陀螺仪、微机械陀螺仪和加速度计,以及微型光学传感器技术近期和远期的发展趋势。     

低成本微小型无人机航姿测量系统设计

根据微小型无人机航姿测量需求,利用MEMS传感器设计了一种低成本的航姿测量系统．针对低成本MEMS陀螺仪本身漂移较大、容易发散、无法完成较长时间较高精度测量的特点,提出一种实时性强、计算量小的信息融合方法．利用地球重力场、地磁场2个参考向量,采用互补滤波对不同传感器的数据进行融合,实现提高该航姿测量系统测量精度的目的．实验结果表明,该航姿测量系统的更新速率达到450Hz,姿态角测量误差〈1°,航向角测量误差〈2°,能够满足微小型无人机航向和姿态测量需求．     

单平台三维传感器组网配准的最小二乘法

针对单平台多部三维传感器组网的校准和姿态偏差给出了一种综合估计算法。根据不同传感器跟踪相同目标时的空中叠合条件,由一阶泰勒展式导出了相对偏差的线性化公式,再利用最小二乘法实时估计出传感器量测间存在的偏差,从而进行配准。本算法对传感器近距离组网或者单舰多传感器组网的配准具有较好的精度和稳健性。     

防空监视网络传感器资源分配的最优化

针对防空监视网络的传感器管理问题,讨论了传感器资源分配的最优化方法。提出了把传感器资源分配问题映射为多代理系统分布约束最优化问题的解决策略,设计了基于约束代价下界搜索的异步分枝定界最优化算法,实现了传感器资源分配问题最优解的异步并行搜索,给出的仿真实例说明了传感器资源分配最优化方法的有效性。     

基于非合作博弈的栅栏信息覆盖虚拟节点组合算法

邻近节点通过协作感知和信息融合组成虚拟节点,能够增加信息覆盖栅栏长度.基于非合作博弈模型,设计了一种完全分布式的虚拟节点组合算法DVSF算法.DVSF算法面向栅栏信息覆盖应用,以尽量增加整个网络的信息覆盖栅栏长度为目标,将合适的邻近节点组合成虚拟节点,提升了整个网络的栅栏信息覆盖性能.仿真实验验证了DVSF算法的有效性...     

二进制无线传感器网络目标定位解析算法初步研究

针对二进制传感器网络目标定位跟踪问题,提出一种利用传感器位置信息和目标穿过传感器探测区域的时间信息进行解算的解析算法,并对该算法进行了仿真验证。仿真结果表明,相对于目前最常用的线性拟和算法,该算法具有对目标经过的传感器数量要求低、解算精度高等优点。     

弹药弹体尺寸自动测量系统

在对某系列特种弹药的弹体结构尺寸分析和归类的基础上,详细阐述了弹体几何尺寸的测量原理,并结合工厂的实际,采用激光位移传感器和计算机自动控制技术,实现了弹体的关键尺寸的数字化测量与评价。实际应用表明该系统可以有效地提高弹体尺寸的测量精度并定量评价弹体的尺寸误差,内外径和同轴度的测量精度可达10μm以内,外长的测量精度可达100μm以内,能有效地指导加工的工艺流程和加工的尺寸精度控制。     

C~3I 系统多传感器的信息融合——Fuzzy 函数聚类算法

在对多类传感器收集空中目标状态信息描述的基础上,用Ｆｕｚｚｙ目标函数聚类算法建立了对空情数据融合的数学模型。对数据融合过程,参数的初始化问题进行了实际应用的讨论;并对其应用效果和优势作了实际的分析。该方法是Ｃ３Ｉ系统数据融合技术的有效方法之一。     

基于神经网络信息融合技术的卫星定姿算法

姿态确定系统是卫星姿态控制系统中的重要组成部分,卫星姿态确定的精度直接影响卫星控制精度.为得到高姿态精度,针对由惯性测量单元(Inertial Measurement Unit),红外地平仪和太阳敏感器组成的卫星姿态确定系统,分别采用BP网络算法和径向基(RBF)网络算法对不同的姿态敏感器的输出数据进行融合,并用STK(Satellite Tool Kit)数据进行了仿真.仿真分析结果表明这两种学习算法均可以提高卫星定姿精度,相对而言,RBF网络无论是精度上还是收敛速度上均优于BP网络.     

被动传感器融合检测系统的优化分布密度

被动传感器由于采用无源探测,而且制造成本低,体积小,在战场环境中将采用并配置大量的被动传感器来检测目标.不论是主动还是被动式传感器,在实际应用中均存在资源优化配置问题.针对被动传感器的具体应用模型,采取了若干合理近似,得到了在"OR"融合检测条件下,基于最大检测概率的被动传感器优化配置密度计算公式.     

几种带补偿功能的三光纤传感器的分析

在单光纤对光耦合模型的基础上 ,研究了三种带补偿功能的三光纤反射式位移传感器 ,建立了通用的光耦合的数学模型。仿真研究了它们的位移特性 ,并比较了它们的优缺点。研究结果表明 ,采用三光纤的光纤位移传感器不但线性范围、位移灵敏度和线性度等特性得到较好改善 ,而且可以有效地消除光源功率波动和反射面的反射率变化等因素对位移测量的影响     

新一代战斗机综合传感器自适应火控攻击技术

针对新一代战斗机所面临的复杂战场环境,给出了综合利用各种传感器获得的不同信息来源和信息形式的自适应火控系统结构.采用基于目标非完全信息的方位校正导引方法,解决了自适应火控攻击系统的关键技术.仿真结果表明,利用自适应火控攻击技术,可以显著提高新一代战斗机在电子对抗条件下的火控攻击能力.     

多传感器多目标定位与跟踪技术研究

针对炮兵打击目标的特性和获取目标信息所采用的侦察设施 ,研究了多传感器多目标定位和跟踪问题。在闭圆和聚类概念的基础上 ,提出了一种多传感器多目标融合算法 ,并给出了状态估计的最优解。仿真结果证明了这种算法的有效性。这一模型的物理实现正在进一步研究之中。     

Optimal source placement for point coverage in active multistatic sonar networks

The allocation of underwater sensors for tracking, localization, and surveillance purposes is a fundamental problem in anti-submarine warfare. Inexpensive passive receivers have been heavily utilized in recent years; however, modern submarines are increasingly quiet and difficult to detect with receivers alone. Recently, the idea of deploying noncollocated sources and receivers has emerged as a promising alternative to purely passive sensor fields and to traditional sonar fields composed of collocated sources and receivers. Such a multistatic sonar network carries a number of advantages, but it also brings increased system complexity resulting from its unusual coverage patterns. In this work, we study the problem of optimally positioning active multistatic sonar sources for a point coverage application where all receivers and points of interest are fixed and stationary. Using a definite range sensor model, we formulate exact methods and approximation algorithms for this problem and compare these algorithms via computational experiments. We also examine the performance of these algorithms on a discrete approximation of a continuous area coverage problem and find that they offer a significant improvement over two types of random sensor deployment.