基于地震动信号的车辆定位方法研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第V页3．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．40第4章改进定位方法在轮式车辆目标定位中的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4l4．1轮式车地震动信号的传播机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．414．2地震动信号的采集⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．424．3实验方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。434．3．1实验目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯434．3．2实

2、验仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯434．3．3实验场地布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯444．3．4实验步骤与工况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．4目标定位计算分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．464．4．1车辆地震动信号频谱分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯464．4．2车辆地震动信号经验模态分解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯484．4．3重型货车目标定位结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯56

3、4．4．4轻型轿车目标定位结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯604．4．3实验结果分析总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯624．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．63第5章复杂未知地质条件下的时延测向定位方法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．“5．1时延测向定位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．“5．2目标方位角估计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．675．2．1方位角估计带⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯675．2．2方位角估计带带宽⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯745．3误差仿真分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．745．3．1信号传播速度对目标方位角估计影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯745．3．2时延误差对目标方位角估计影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯765．4实验验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．765．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一79结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯801．结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯802．展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯81致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯83攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯87西南交通大学硕士研究生学位论文第1

6、页1．1研究背景及意义第1章绪论无人值守地面传感器系统(UGS，UnattendedGroundSensor)作为地面目标侦察的一项关键技术在近些年来得到了迅速发展，并被广泛运用于军事和商用各领域【1叫。UGS系统的主要功能是区域侦察，包括对一个或多个目标的检测、识别、定位以及跟踪。该系统目前已被用于军事侦察、识别和战场对抗，或者对特殊建筑周围的入侵防护。UGS系统十分轻便，能够以被动方式工作并对地面目标实行连续监视，具有非常好的保密性能和抗干扰性能。由于远离了监测目标并与其无直接的物理连接，该系统能够免

7、受目标的发射探测。UGS系统能够在目标严密伪装时，或着在复杂的地形条件下充分发挥其地面侦察作用，而这是雷达、无线电、光学等技术的侦察盲区【10-1H。常见的传感器类型包括地震动传感器、声传感器、图像传感器、红外传感器、磁电传感器等，通常依据不同的探测目标选择相应的传感器。地震动传感器因具有抗电磁能力强、能耗和成本相对较低等优势而成为了无人值守地面传感器系统的重要组成部分。地面目标如人员、车辆和其它振动机械等在运动时均会激起宽频的地震动波，若在一定距离远处放置地震动传感器，就可检测到其地震动信号。实际上地震

8、动信号是由于运动目标通过对地面产生激励信号，并且经过与地面的耦合和地表上介质质点的振动、地层介质质点之间的耦合以及地层介质与传感器之间的耦合而产生的。相较于声传感器，地震动传感器在弱声辐射目标感知方面有一定优势，因此重点参与了地面目标检测及识别分类的功能实现ll二例。然而，通过地震动传感器实现较为精确的地面运动目标实时定位一直是研究难题。目前广泛采用的是基于信号到达时间差(时延)的目标定位方法，其定位精度严重依赖于信号传播速度