基于地震动信号的人员定位和跟踪滤波

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1、国内图书分类号：了P四／。7国际图书分类号：密级：西南交通大学研究生学位论文年姓专二零一三年五月一令一二平丑月ClassifiedIndex：U．D．C：邗7『、7SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisPeopleLocationandTrackingFilterBasedontheSeismicSignalClass：20lOCandidate：WangJingweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：VehicleEngineeringSupervisor：Prof．Do

2、ngDaweiMay．2013西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书。2．不保密彳使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：耐指导老师签名：日期：力哪，℃．W日期："-Z,,-t3．∑．∞西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的

3、主要工作或贡献如下：(1)首先对地震动传感器的选择进行了分析，然后针对外场试验，从试验方案、试验场地选择、试验布置、传感器布阵、测试系统及其试验步骤几方面进行了详细阐述。(2)对比分析了正三角形定位和三点式被动定位两种模型下的目标定位精度的影响，最终得出参数对定位精度的影响由大到小依次为时延、传感器间距、地震波传播速度。(3)在区别对待不同定位点提供的测距结果的基础上，考虑不同区域内采集到地震动信号能量差的比值的分布规律，提出了一种基于地震动信号的区域判定能量加权定位法，并对单人走动和多人齐步跑动两种工况下的地震动信号进行了分析，验证了算法能够提高定位精度。(4)对比分析了

4、扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波和粒子滤波三种常用的滤波算法，并选择了扩展卡尔曼滤波。然后全面系统地讨论了扩展卡尔曼滤波算法的影响因素。通过仿真实验的方法，逐个分析了影响扩展卡尔曼滤波的主要参数，并得出参数的选择原则。最后对单人走动和多人齐步跑动两工况下的地震动信号进行了分析，验证了算法能够提高目标跟踪轨迹的精度。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由

5、本人承担。学位论文作者签名：＼I至辫日期：汐哆岁、矽西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要随着经济技术的发展，地面侦察技术市场需求越来越广阔，而基于无人值守的地面传感器技术尤为受到重视。由于目标伪装技术使得目标更为隐蔽，使得目标主动侦察探测更为困难，甚至探测失效，这也是近年来地震动等被动探测方法备受关注的原因。而目前针对地震动传感器的侦察技术，更多的集中在目标识别上，对目标的定位和跟踪滤波技术的研究还较少，所以研究基于地震动信号的目标定位和跟踪滤波技术非常必要。本文在研究了国内外对地面侦查技术研究现状的基础上，采用了仿真与试验相结合的方法，系统的分析了基于地震动信号的目标

6、定位和跟踪滤波。首先分析了地震动信号的特性，确定以瑞雷波为研究对象，并介绍了系统节点的工作原理。对采集到的地震动信号进行预处理，再进行目标定位和跟踪滤波分析。然后简单介绍地震动传感器的选择，针对外场试验，从试验方案、试验场地选择、试验布置、传感器布阵、测试系统及其试验步骤几方面进行了阐述。检测到目标之后，由传感器阵对目标进行定位。本文用基于到达时间差(TDOA)的目标定位方法，采用广义互相关法估计时延，再对目标进行定位：同时本文对比分析了两种模型对目标定位精度的影响；然后在区别对待不同定位点提供的测距结果的基础上，提出了一种基于地震动信号的区域判定能量加权定位法，并对单人走

7、动和多人跑动两种工况下的数据进行了分析，验证了算法的有效性。估计出目标的定位点信息之后，需要对其进行跟踪滤波处理，预测目标运动轨迹等。本文通过仿真方法对比分析了常用的滤波算法，最终针对复杂战场环境，权衡实时性、精度等要求，选择了扩展卡尔曼滤波算法：然后全面系统的讨论了扩展卡尔曼滤波算法的影响因素；根据实际情况，通过仿真方法对影响扩展卡尔曼滤波的四个主要参数进行逐个分析，最终给出了各因素的选择原则，并对单人走动和多人跑动两种工况下的数据进行了分析，验证了算法能够提高目标轨迹精度。通过本文研究，采用基于地震动的区域判定