分布式二进制传感器网络目标定位研究*

着重研究了分布式二进制传感器网络中对单目标定位的两个关键环节:传感器节点的协作和目标位置估计.在节点协作方面,提出了一种简单协作方法,这种协作方式仅要求节点在检测到目标进入或目标离开其探测区域时发送消息,通信量非常小;在目标位置估计方面,提出了一种基于m-网格的定位算法,该算法不同于质心定位法,综合考虑了探测到和未探测到目标的节点的位置信息对定位的贡献.仿真结果表明,在都使用简单协作方法的条件下,基于m-网格的定位算法在定位精度上优于质心定位法.     

WSN中基于虚拟锚节点的AD定位算法研究

确定事件发生的位置是无线传感器网络最基本的功能之一,对WSN应用的有效性起着关键性作用。提出了一种基于虚拟锚节点的主动分布式定位算法,该算法可以使待定位节点主动发送定位请求给虚拟锚节点,周期性地接收定位信标,并分布在各个节点上执行定位算法,从而得到节点的预估位置。实验表明,本算法可以有效地提高待定位节点的定位精度和减少残余待定位节点数量。     

基于最优探测的移动代理WSN目标跟踪算法

针对典型声学传感器构成的WSN(Wireless Sensor Network,无线传感器网络),提出了一种基于最优探测的移动代理WSN目标跟踪算法,通过移动代理采集当前时刻最优探测结果的节点数据集合,利用三边定位法对目标位置进行估计,根据卡尔曼滤波估计目标下一时刻位置和节点剩余能量条件,确定移动代理后续迁移节点。仿真结果表明提出的算法能够有效对WSN中目标进行跟踪,且误差较小。     

基于无线传感器网络的近场声源定位技术?

针对近场环境下声音信号的特点,采用TDOA算法对声源进行定位。为了获得较为理想的时延估计,提出了一种锚节点挑选和时延估计策略,剔除误差较大的节点,挑选最优锚节点参与定位。针对求解过程中出现的多解问题,提出一种区域判别法则,对目标位置进行多重判断后再求解,减少了参与计算的方程数量,在不影响定位精度的前提下降低了系统计算量,并与其他方法进行对比。实验表明,该方法相比于其他方法计算量明显减小,并且精度较高,具有较好的定位效果。     

单标预校的水下定位网络节点位置校准方法

针对水下定位网络节点校准耗时费力的问题及隐蔽校准的需求,提出了一种某一应答器预先校准的位置校准方法。该方法利用自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)辅助进行应答器位置校准。首先,利用已校准应答器通过基于无迹卡尔曼滤波(unscen-ted Kalman filter,UKF)的单标距离辅助定位方法修正AUV自身定位误差;然后,利用基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filters,CKF)的同步定位与建图(simutaneous localization and mapping,SLAM)方法估计其它未校准应答器位置。仿真结果表明:该方法不要求AUV具有高精度的初始位置,可同时实现AUV自身定位误差修正和应答器位置校准。     

一种基于TOA测量的位置信息场定位算法

针对传统的仅测脉冲到达时间(TOA)定位方法不能适应复杂体制雷达信号的问题,提出了一种新的基于TOA测量的位置信息场定位算法。首先由主站自提取辐射源的脉冲样本图,副站利用主站自提取的脉冲样本图匹配分选出该站接收的辐射源脉冲列,并将其对应的TOA数据传回主站,而后由主站基于各站的TOA测量构造目标位置信息场函数,通过网格搜索法实现对辐射源位置的估计。仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种基于最优在线无偏估计的空间配准方法

提出了一种最优在线无偏估计(BLUE)方法,能够对时变系统误差进行实时在线估计,但是该方法是基于二维公共直角坐标系内平移变换的,不能直接在实际工程中应用。针对上述问题,提出了基于ECEF坐标转换的BLUE方法,解决了多传感器多目标背景下的绝对空间配准问题;同时将改进后的BLUE方法应用到相对空间配准问题中,结果验证了该方法的正确性和有效性。     

一种基于正交迭代的无人直升机着舰相对位姿估计方法

针对基于视觉的舰载无人直升机自主着舰过程中的相对位姿估计问题,选取着舰标志图像的角点特征进行求解,提出了一种基于正交迭代的位姿估计算法。该算法为满足位姿估计结果精确、鲁棒和高效的要求,采用目标空间误差作为误差函数,并基于透视投影模型给出迭代初值,相对于随机给定初始值而言,使得迭代次数减少,收敛速度提升;在迭代过程中,通过绝对定向方式来求解空间共线性误差最优值问题。仿真结果表明:该方法实时性好、精度较高,具有全局收敛性。     

基于混合优化算法的单分量磁性定位方法

为解决现有磁定位方法的定位精度较大程度上依赖于定位参数初始值估计精度的问题,提出了基于混合优化算法的单分量磁定位方法.首先利用舰船垂向磁场的衰减特性构造了相关系数函数,该函数与测量面上磁场的拟合误差函数共同组成了一种新的多目标规划函数,然后将微分进化算法与方向加速法相结合形成了混合优化算法,再利用该算法通过多目标规划函数确定最优的定位参数解.实验证明,对于未安装定位系统的半合作舰船,该定位方法利用磁传感器所测目标的垂向磁场,能较准确地确定舰船相对于磁传感器的位置,定位结果稳定可靠,定位精度较高.     

基于反卷积处理的Bartlett匹配场定位方法

为了降低Bartlett匹配场定位方法输出定位模糊函数背景级,提出了一种基于反卷积处理的Bartlett匹配场定位方法.该方法借助图像复原理论中的反卷积技术,在Bartlett匹配场定位方法基础上论述了点扩展函数设计过程;利用预设计的点扩展函数和二维反卷积技术,对Bartlett匹配场定位方法输出定位模糊函数进行反卷积处理,得到清晰定位模糊函数,降低了背景级及其导致的定位模糊问题.数值仿真结果表明,该方法通过对定位模糊函数进行反卷积处理,定位模糊函数背景级远低于Bartlett匹配场定位方法和MVDR匹配场定位方法;定位模糊函数背景级随着反卷积迭代次数增加而降低,函数峰值也变得更加"尖锐",具有更好的目标声源空间位置分布估计能力.     

有虚拟势能点的编队控制策略

针对人工势能场方法容易陷入局部极值的缺陷,提出了有虚拟势能点的避障算法.该算法在编队进入对队形影响较大的复杂环境中引入额外的虚拟势能点,利用虚拟势能点的作用力使智能体脱离局部障碍物陷阱,进行队形重组,提高了编队队形保持能力;编队运动通过不同的地形时,队形变化程度不一,单一队形控制方法难以在各种环境下保持高效性、有效性,...     

基于动态流能量高效的无线传感网路由算法

针对无线传感网中结点能量受限,提出了一种基于动态流能量高效的路由算法DFEERA(Dynamic Flow-based Energy-Efficient Routing Algorithm)。该算法通过在无线传感网内设置多个基站收集区域内传感器结点的数据流拓扑结构建立数据传输能量消耗模型,将该模型转换为最大流问题求解最优传输路径,作为某时期内结点数据传输路径。随着结点能量的消耗,动态调整该能量消耗模型重新规划路径,作为新的传输路径,从而平衡结点间的能量消耗,提高网络结点的存活率。仿真结果表明,与其他典型的路由算法相比,DFEERA能够更好地平衡结点的能耗,获得更高的能量消耗率和更长的网络生存期。     

水下无线传感器网络的节点精确定位

以无线传感器网络(WSN)水下应用为背景,针对特定的环境要求,提出了一种可实现网络规模升级的分布式无锚点网络节点自定位机制。该定位算法通过距离误差估计和分布式坐标计算方法,有效地减少了由于测量距离误差所带来的坐标计算误差和节点坐标计算所带来的通信开销,有利于网络节点能量的合理使用和大规模的WSN布放。通过试验仿真计算,验证了该定位机制的合理性,为水下WSN应用提供了有力的技术支持。     

改进的TOPSIS法在雷达干扰资源分配中的应用

对雷达进行侦查是干扰雷达的前提,由于侦查无法得到精确的实际雷达工作参数,而只能得到一个工作参数区间,因此属性值为确定值的多属性决策方法是不适用的.从多个属性出发,提出改进的基于逼近理想解排序的TOPSIS法,针对属性权重信息不完全且属性值为区间数的特征,将多属性决策问题运用到雷达干扰资源分配中来,对雷达干扰资源进行优选配置,通过多个无线传感器干扰节点协同干扰,使其达到最佳的干扰效果.     

无线传感器网络在军用仓库中的应用

针对军用仓库环境检测安全防护系统成本高、布线繁琐和维护困难等缺点，提出了采用无线传感器网络技术解决军用仓库环境检测和安全防护问题的新方法。以基于ZigBee技术的无线网络控制器芯片CC2430为核心，设计了由4个温湿度传感器节点、4个烟雾浓度传感器节点、2个红外传感器节点和4个协调器节点组成的3层树状网络结构的实验系统。实验测试结果表明：系统可快速布置并实施监测作业，维护简便，扩展性强，具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。     

固定节点3D网格部署的水下传感器网络分簇路由算法

水下传感器网络是应用于水下通信的重要传感器网络技术。提出了基于固定节点3D网格部署的水下无线传感器网络分簇算法,设计了3D网格的编址和分簇方法,实现了基于地址分配的节点定位,构建了算法的能耗分析模型。采用MATLAB完成了算法的性能仿真,对比了DS-VBF、IAR和GEDAR 3个算法的平均数据传输延迟和网络生存时间(TTL)。实验结果表明,此算法的平均数据传输延迟较短,可明显提高UWSNS的生存时间。     

无线传感器网络DV-Hop节点定位改进算法

针对无线传感器网络中距离无关类节点定位算法定位误差较大的问题,提出了一种改进型DV-Hop节点定位算法。通过设置待定位节点到信标节点间的最小跳数门限,降低了定位累积误差;改进了平均每跳距离估计方法,并利用信标节点测量的位置误差作为修正值,对每跳距离的估计值进行修正;待定位节点仅选取与之较近的信标节点计算位置,降低了距离误差。仿真结果显示,在信标节点比例和网络节点总数相同的条件下,改进算法性能明显优于DV-Hop算法。     

只测角两站被动定位系统中虚假定位点的识别方法研究

多站被动定位中,虚假定位点的识别问题是电子侦察中尚待解决的一个重要问题。本文研究包含一个运动站的只测角两站被动定位系统,提出先用扩展Kalman滤波对多个辐射源精确定位,然后通过空间相关处理识别虚假定位点的方法,大量的计算机仿真结果表明,上述识别方法在两目标张角大于测角误差的均方根值时,具有良好的识别效果。系统识别出的真实定位点,其定位精度可达单目标环境下的同等定位精度。     

基于Theta-D次优控制器设计的相对姿轨耦合控制

针对在轨服务航天器的快速机动和姿轨协同控制的特点,研究了基于姿轨耦合一体化模型的最优控制方法。建立了包括转动和平动的六自由度相对运动耦合非线性模型,连续偏心推力矢量既可以提供位置控制力,也可以输出姿态控制转矩。利用动态模型线性化方法和θ-D构造性优化算法给出相对运动姿轨耦合最优控制问题的数值解法,同时控制服务航天器相对位置和相对姿态,使其直线逼近一个失效慢旋目标。仿真结果证明,由于在动态优化问题中采用了构造性求解,所提方法在保证相对运动稳定和动态性能的前提下计算量小,对未来应用具有一定现实意义。