AUV直线航迹下的单信标测距定位

常规的单信标测距定位基于的是非直线航迹,本文针对直线航迹下的单信标测距定位进行了研究。同时对于直线航迹,常规的直接降阶求解的算法已不适用,提出线性化迭代求解的算法对载体进行定位。另一方面,引入长基线阵列的概念,从构建虚拟阵列的角度,研究了不同误差源对虚拟阵列的影响。仿真分析了虚拟阵列基线总长度对定位影响、虚拟阵列信标个数对定位影响,以及载体相对于信标在不同位置时的定位精度分布。海试数据结果表明:所提出的线性化迭代求解的定位算法能获得较好的定位效果,单标定位结果与组合导航偏差在5 m之内。

系数矩阵正定的单信标测距定位算法

基于单信标测距的定位方法是水声定位技术的进一步发展,该文对直线航迹下的单信标测距定位进行研究。一方面,对于直线航迹,常规的直接降阶求解的算法已不适用。另一方面,水下载体的直线航迹或者直线航迹的延长线经过信标时,线性化迭代求解的算法不能够对载体进行定位。系数矩阵几乎奇异或者坏条件时,方程的解算结果误差会明显增大。该文针对前述解算方法存在的问题,提出一种改进的单信标测距定位解算方法,适当增加对角元使得系数矩阵正定,克服系数矩阵奇异或者坏条件时所带来的影响。仿真结果表明:该文算法大部分的情况下定位精度和高斯牛顿法一样;水下载体的直线航迹或者直线航迹的延长线经过信标时,该文算法同样能够实现定位解算;在线性化迭代的低精度区,该文算法能非常明显地提高定位精度。通过海上试验,进一步验证了该文算法的有效性。

水下载体的声学定位系统测距误差分析

基于单信标测距的定位方法,是水下载体声学定位技术的进一步发展,但是国内外的研究都是基于定位解算方法本身,研究过程中都是给定一个声学定位系统测距误差.本文针对其中的声学测距进行了研究,首次从水声学原理方面着手分析了影响声学测距的误差源以及各误差源对测距误差和定位精度的影响程度.首先分析了声信号传播速度的影响,无论是声速测量误差还是声线弯曲影响,测距误差都表现为一种随水平距离增加而增大的固定误差,水平定位误差在几十厘米的水平;然后分析了声信号传播介质的影响,环境噪声、信号混响和多途会造成信号检测与时延估计误差,测距误差的大小与时延估计误差成正比,水平定位误差与测时误差引起的测距误差大小相当;最后分析了声信号发射接收异步的影响,测距误差的大小既与载体航行速度成正比,也与发射点距信标与航迹垂线的距离成正比,水平定位误差的大小与载体航行速度成正比,载体航行速度1m·s-1的情况下水平定位误差就达到了几米的水平,必须针对发射接收异步的情况进行补偿.

面向传感器节点定位的移动信标路径获取

首先,根据ROI(region of interest)面积给出了充分三重覆盖此ROI所需要的信标发射位置数量计算方法;接着,针对矩形ROI提出了一种简单的信标发射位置确定方法;之后,针对任意形状ROI提出了利用虚拟力获取信标发射位置坐标的方法;最后,利用流浪旅行商算法获取遍历这些发射位置点的最优路径,并基于多边测量方法进行传感器节点定位.仿真实验表明,采用上述方法可以对传感器节点进行高效且精度可控的定位.

无线传感网络节点定位中的导标动态移动策略

在基于移动导标的无线传感器网络节点定位中,导标的移动路径将直接影响到节点定位的效率和精度.考虑到无线传感器网络节点通信能力和计算能力有限性,着重研究一种基于网络局部拓扑信息的导标移动虚拟力修正模型.模型中,导标对邻居节点进行筛选,并进一步收集有效节点与导标的距离、有效节点拥有邻居节点数目等参数,在此基础上建立移动导标虚拟引力模型,该模型能使导标的移动具有较强的自适应性.更进一步,针对节点虚拟引力基本模型存在的导标无引力情况和冗余遍历情况,通过加入接近因子及已定位区域边界曲线拟合的方法,对基本模型进行修正.仿真实验表明,提出的路径规划算法与典型的传统路径算法相比较,导标遍历网络的路径长度缩短了20%～30%,较大程度节约了定位过程中导标节点遍历网络所需的能量开销.

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。

基于虚拟方格的区域密度覆盖算法

当随机部署的信标节点集中在监视区域边界处时,仅依靠虚拟力无法均匀部署。针对该问题,提出基于虚拟方格的区域密度覆盖算法,根据节点密度将整个区域划分为虚拟方格,每次迭代根据区域密度更新虚拟力系数。利用边界力避免信标节点处于区域边界或死角,使信标节点合理分布在监视区域中。仿真结果证明,该算法可有效提高信标节点网络覆盖率。

军用塔康信标虚拟仿真训练系统的设计与原理仿真

为了实现塔康信标虚拟仿真训练系统的工作原理仿真,在建立塔康信标中各功能(单元)电路数学模型的基础上,通过在Borland C++Builder环境下对各函数进行编写,生成仿真模块(动态链接库),并将其加入到MatrixX软件平台中,进而构建出整个系统的仿真模型。在仿真设计过程中,重点解决了仿真度与仿真速度的协调、模块算法的优选等关键问题,从而提高了塔康信标电路原理仿真的实时性和准确性。

基于移动信标节点的无线传感器网络定位算法研究

对移动信标节点的无线传感器定位路径进行研究分析,分析规律性折线路径,随机路径和虚拟力方法路径的缺陷,结合两者优点,提出改进的自适应的动态路径。采用matlab仿真工具,结合RSSI测距方法以及无线传输模型,对改进算法进行仿真验证,得到更高的覆盖率和更小的误差率,从而减小了网络硬件成本,更能满足无线传感器网络定位的实际应用。

基于凸优化的水下载体定位研究

基于单信标测距的定位方法,是水声定位技术一个新的研究方向,具有重要应用价值。针对单信标测距定位问题最小二乘结构,对高度非凸的测距定位方程首次提出了基于凸优化的解算方法。对带有误差的测距量测方程添加不等式约束条件,将其改写为有约束的解算方程;对目标函数和约束条件进行放射近似,将其进行凸化处理;引入松弛变量和罚函数,降低对迭代初值的敏感度。仿真结果表明:对于不同量级的初值误差,定位结果的差别在厘米量级,所提算法不需要可靠的初值即能迭代收敛得到高精度的定位结果;信标与圆形航迹的圆心距离越近,定位精度越高。通过湖上试验,进一步验证了所提算法的有效性。

基于RSSI的精确室内定位算法

无线传感器网络的关键问题是实现节点的精确定位。为了解决基于RSSI的无线传感器网络三角形质心定位算法在有些情况不适用的问题,本文提出一种新型的基于RSSI的精确室内定位算法,此算法提出了虚拟信标节点的概念并用此来修正未知节点位置。实验表明,该算法具有较高的定位精度,能满足大多数的应用场合,具有一定的实用价值。

基于虚拟信标节点的定位算法

从无线传感器网络的实际应用中的硬件构件成本及节点定位代价最小化出发,利用DV-Hop算法思想提出一种无需真实物理信标节点的无需测距节点定位算法。该算法利用高斯-马尔可夫移动模型的Sink节点周期性地发出当前位置信息分组,节点收到相应的位置信息分组时,利用RSSI的对数-常态分布模型计算与当前Sink节点的距离。节点根据RSSI精度门限值是否符合要求提升为虚拟信标节点。实验仿真验证了该定位算法的有效性和可行性。

移动信标改进的DV-Hop算法

为了提高无线传感器网络的节点定位精度并降低系统开销,提出了一种新的移动信标改进的DV-Hop算法。首先提出了一种最佳维改进的量子粒子群优化算法(best dimension quantum-behaved particle swarm optimization,BDQPSO),然后在DV-Hop算法的第三阶段采用BDQPSO算法校正DV-Hop算法获得的节点位置,最后用基于虚拟力的静态和动态路径相结合的移动信标路径算法降低系统开销。仿真实验结果表明,提出的改进算法性能稳定,能显著降低DV-Hop算法的定位误差和系统开销。

一种基于LabVIEW虚拟仪器技术的鱼雷合作信标检测方法

现有鱼雷合作信标检测系统基于分立元件设计,设计复杂、通用性差,测试过程依靠人工操作和记录,检测时间长、效率低。针对这些问题,提出了一种基于虚拟仪器技术的鱼雷合作信标检测方法。该方法采用高性能数据采集卡作为测控硬件,充分利用LabVIEW软件强大的仪器控制和信号采集功能,实现了合作信标信号一体化采集、分析处理和显示存储等功能。实际使用结果表明,基于该方法的测试系统具有人机界面友好,操作简单、测量精度高,能够满足各型号鱼雷合作信标的测试要求。

传感器网络基于移动信标改进的DV-Hop定位算法

无线传感器网络节点定位算法的精度多依赖于信标节点的密度,但信标节点成本高,约为普通节点的100倍以上,为了降低定位的成本,提出了一种基于移动信标和DV-Hop的无线传感器网络节点定位算法(MBWDV-Hop)。该算法在DV-Hop定位算法的基础上,利用一个移动的信标节点在网络中按预定的路径移动并不断地广播自己的位置信息,形成多个虚拟信标,未知节点记录到每个虚拟信标的跳数,并采用加权处理的方法计算平均跳距及其与各虚拟信标的距离,最后利用三边测量法计算未知节点的位置信息,实现节点精确定位。由于只采用一个移动信标,降低了定位的成本和布网的复杂度。最后通过仿真证明算法可以提高定位精度,降低定位成本,提高了定位的效率。

无线传感器网络基于移动信标动态选择的定位算法

无线传感器网络节点定位是许多应用的基础。DV-Hop是一种无需测距的定位算法,但其定位精度依赖于网络的联通状况,对于不规则拓扑的网络定位误差较大。针对这种情况,提出一种新的基于移动信标动态选择的改进DV-Hop定位算法,利用一个移动信标在网络中漫游并广播定位分组信息,并在每个虚拟信标中计算当前位置的平均跳距离。未知节点动态选择能获得最高计算精度的最优3个虚拟信标节点,并使用三边测量法计算其位置,实现节点精确定位。最后通过仿真证明此算法可以提高定位精度,降低定位成本,提高了定位的效率。

A New Distributed Localization Scheme for Wireless Sensor Networks

在无线传感器网络(WSN ) 的节点本地化是被对待一功能目标在纸从一个新奇观点追踪双。与在 WSN 的传统的追踪问题不同，使用静态的地点商品节点估计动人的目标，活动节点被用来帮助未知节点精确地发现他们的位置。一个新节点本地化计划虚拟烽火精力比率本地化(VB-ERL ) 和它为 WSN 的精炼被介绍。在计划，活动节点基于 Gauss-Markov 活动性模型搬到监视者地并且周期性地广播信息包。每个静态的未知节点在它的察觉到的范围收到虚拟烽火和精力，并且由发现一套超球面的交叉估计它的地点。模拟结果证明建议计划是有效的。

虚拟信标节点:一种提高定位精度的新机制

如何提高定位精度是无线传感器网络节点定位的核心问题之一.定位机制根据在定位过程中是否需要测距可分为基于距离的定位机制与距离无关的定位机制.其中距离无关的定位机制由于具有低成本、受环境因素影响小等优点而得到研究者的普遍关注.提出一种新概念:虚拟信标节点.基于此给出一种可提高一类距离无关定位算法定位精度的新机制,并以改进APIT算法为例说明该机制.仿真结果表明,与APIT算法相比,改进算法在定位精度上得到较大提高.

基于单个移动信标节点的路径规划方法

针对现有路径规划方法没有充分考虑到网络内未知节点的分布情况,存在定位覆盖率低且网络成本高的问题,设计了一种基于单个移动信标节点的路径规划方法。首先通过网络内未知节点的分布情况确定虚拟信标节点的位置以及数目;然后提出了一种基于高斯递减策略的非线性动态变化收敛因子改进灰狼优化算法,用于TSP求解路径规划问题,获得移动信标节点最短移动路径。仿真结果表明,该方法有效地提高了网络内未知节点的定位覆盖率,并节省了网络成本。

单信标水声定位技术研究现状及应用展望

针对未来水下载体长航时、远距离和高精度的定位需求,分析了传统长基线和超短基线等传统水声定位技术应用特点,指出了单信标水声定位技术在全球海域定位中的应用优势。详细介绍了基于虚拟长基线与位置跟踪两大类单信标水声定位方法及其研究进展,概括分析当前单信标水声定位技术现状,并结合水下定位、导航及授时体系建设需求,对单信标水声定位技术应用前景进行展望。