大范围无线电干涉定位系统

无线电干涉定位系统(radio interferometric positioning system,RIPS)是一种新型的高精度、低成本定位技术.但是,受到模糊解问题的制约,RIPS难以适用于网络节点在大范围稀疏布设的无线传感器网络.通过理论和仿真分析,得到定位精度与测量频率数及测量系统占据的总带宽成正比的结果.由于RIPS的非模糊解距离与测量频率间隔成反比,上述结果意味着扩大RIPS的节点布设距离就需要牺牲系统的定位精度.为了解决这一矛盾,提出了一种新的测量频率配置方法(two frenquency intervals,TFI).TFI使用大小两种测量频率间隔,其中小测量频率间隔用于扩展非模糊解距离,而大频率间隔用于保证测量精度.大量仿真和野外实验结果表明,在使用相同的频率数和测量带宽的情况下,TFI方式在保持定位精度的同时能够显著扩大节点的布设距离,因此更加适用于构造大范围的无线电干涉定位系统.

室内环境下无线干涉定位系统的多径误差分析

无线干涉定位系统(RIPS)通过获得无线传感网络中节点的相位来实现对节点精确定位。介绍无线干涉定位算法,利用多径效应误差模型实现对RIPS定位结果的多径修正。构建RIPS室内定位仿真模型和硬件平台进行多径环境下的室内测距实验,结果显示实测误差远高于仿真误差。对此,从采样方式、反射系数和节点高度3个方面定量分析造成测距误差的原因。分析结果表明,采样方式、反射系数和定位节点高度设置是造成RIPS实际测量误差的主要因素,经过理论修正后测距误差可以降低87.61%。

激光干涉定位中调制的作用及调制频率的选择

高精度的定位器是精密测量，精密加工及机器人的重要保证。激光干涉定位器具有测量范围大，测量无接触，精度可达０．１－０．０１μｍ，因而具有乐观的应用前景。各国都作了大量的研究工作，并取得了进展。文章对激光干涉定位的机理进行了阐述，着重讨论了调制的作用，给出了实验数据。

WSN中干涉定位的N径误差模型研究

无线传感器网路中的干涉定位算法具有高精度、低成本等优点,针对RIPS在室内情况下由于多径效应导致定位精度下降的问题,提出了N径误差模型来分析并计算多径相偏,并基于该模型讨论了不同的节点参数和环境参数对多径相偏的影响。仿真结果表明:衰减系数与多径相偏之间存在"门限效应",在衰减系数大于0.6的情况下,衰减系数的改变几乎无法再影响多径相偏。并且室内锚节点的水平布局采用对称布局,垂直布局采用非对称布局能够有效的提高定位精度。

基于HBT干涉定位的八元L型阵列拓扑优化

Hanbury Brown-Twiss(HBT)干涉在光学测量中具有超灵敏的性能,声波与光波具有相同特性,该原理在声学定位中亦有较好的定位性能。针对定位阵列拓扑结构中存在冗余阵元,该文对基于声场HBT干涉定位法的传感阵列拓扑结构进行了研究,优化阵元个数的同时不影响其定位精度。通过对八元L型阵列拓扑结构进行编码,并对所有可能出现的拓扑结构进行定位仿真,得到4组四元拓扑结构的定位误差小于八元L型阵列的定位误差。最后,通过实验对优化所得的四元阵列拓扑结构进行验证。实验结果表明,四元拓扑结构00101011的定位性能最好,误差为1.26%,与八元L型阵列定位效果一致,该实验验证了该文阵列拓扑优化的可行性和有效性。

传感器网络中无线电干涉定位系统的多径误差分析

根据多径信号的物理特性,从理论上推导了镜反射的多径误差简便模型,基于该模型进行了无线电干涉定位系统的多径误差分析.讨论了衰减因子、天线高度和水平距离等多径参数对测量结果的影响,并且进行了仿真计算和分析.结果表明,高精度定位必须考虑多径效应.

大范围无线电干涉定位系统

针对无线电干涉定位系统(RIPS)受模糊解问题的制约,难以适用于大范围稀疏布设的无线传感器网络的缺点,提出了一种两频率间隔配置方法(two frequency intervals method,TFIM).通过理论和仿真分析,得到RIPS定位精度与测量频率数及测量系统占据的总带宽的平方成正比的结论.仿真与实验结果表明:在相同的测量频率数和带宽条件下,TFIM可以在保持定位精度的同时显著扩大节点的布设距离,克服了大距离布设时的系统定位精度不高的问题,拓展了RIPS的应用范围.

干涉定位法及其在超精检测中的应用

叙述了激光干涉定位的原理及方法，定位精度可达０．０１μｍ，采用条纹细分技术进行微位移检测，精度为０．０１μｍ，并将上述方法用于物件平行度检测。

干涉走时微地震震源定位方法

本文基于地震波场干涉原理,建立了干涉走时微地震震源定位方法.该方法将两个接收点相对于一个微地震事件的走时差(称为干涉走时)的扰动作为残差函数,通过迭代求解最小残差函数,最终获得震源的空间位置.干涉走时震源定位方法利用两个接收点的到时差消除发震时刻未知和速度模型误差的影响,简化了震源定位算法.数值计算表明,本文提出的干涉走时定位方法在速度模型有误差的情况下仍然可以获得准确的微地震震源定位.

干涉式量子定位辅助卫星导航周跳探测与修复方法

快速准确对周跳进行探测与修复是卫星导航高精度定位必须解决的关键问题。干涉式量子定位系统达到高精度必须具有良好PDOP(位置精度因子),但是受基线布置的影响,在整个覆盖区的PDOP并不能保证都是理想的。提出了利用干涉式量子定位某个方向高精度测距信息辅助卫星导航,进行周跳探测与修复方法。推导了干涉式量子定位与卫星导航网络RTK两者结合的定位方程,在新的定位模型下,采用Household变换以及LAMBDA算法,充分利用量子高精度测距所提供的信息,逐历元计算出卫星导航RTK测量中双差的整周模糊度,从而根据该模糊度的变化进行周跳的探测与修复。仿真分析表明:该方法可以在单历元内检测到周跳的存在,并在后续的短历元内正确地修复周跳。

基于无线电干涉的室内定位跟踪方法

无线电干涉定位系统(Radio Interferometric Positioning System,RIPS)是一种新型高精度测相定位系统,但RIPS在室内环境受多径效应影响无法进行有效定位。首先揭示了由多径引起的RIPS相位观测误差具有空间多样性特征,服从"类高斯"统计分布,然后提出基于无线电干涉的室内定位跟踪方法 RIT(Radio Interferometric Tracking)。不同于传统RIPS,RIT利多径相位误差的统计分布特性对运动速度进行估计,以此来完成室内目标的有效定位和跟踪。基于USRP N210软件无线电平台构建了原型系统,并在室内环境进行实际系统实验。实验结果表明,随着距离的增长RIT定位误差均值和中值大致稳定在80 cm和70 cm,相比RIPS分别下降了87.8%和60.7%,验证了RIT方法的有效性。

井中微地震逆时干涉震源定位在风城重油油田SAGD快速预热中的应用

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)快速预热技术利用短时间的注入高压蒸汽在生产井和注入井之间形成一个高孔隙度和高渗透率的扩容蒸汽腔,其几何形态与扩展规律可由微地震技术进行监测和描述。笔者选取风城重油油田的一组SAGD快速预热注入与生产井组进行井下微地震监测,采用三维弹性波逆时干涉震源定位算法获取弱微地震事件的空间分布,定量计算高温蒸汽注入期间形成蒸汽腔体的长度、宽度、高度、方位和扩容体积,对蒸汽腔体几何形态和震级能量分布的动态变化进行分析,探讨蒸汽腔前缘在深度上针对非均质性夹层的延伸趋势与形态。研究结果表明,注入井与生产井之间已经联通,且扩容区域已部分延伸至油层底界面。此外,注入井上方储层产生了较多的微地震事件,表明本次施工已击破注入井上方的非均质物性夹层,完成了注入井上方储层改造的任务。

接触定位式量块干涉仪测量不确定度的分析

分析了一台用于测量量块的激光干涉仪的测量不确定度。着重介绍了干涉信号质量 ,空气折射率及材料热膨胀等因素对测量不确定度的影响。

基于置信度的星载干涉仪测向定位误差估计

针对空间电子侦察定位的实战化应用,对定位误差描述和估计中的置信水平问题进行了研究.首先分析了星载干涉仪测向定位的主要误差源,基于中心极限定理研究了定位误差分布,并推导了误差的二维概率密度函数;然后在传统定位误差描述方法中引入置信度因子,基于定位误差概率分布函数对误差椭圆规模进行特定概率条件下的最大似然估计,得到定位误差置信椭圆;最后提出了一种基于计算机仿真的数值积分方法完成置信椭圆到置信圆的转换,通过估计置信圆半径实现对特定概率条件下的定位误差估计,并针对实际应用中置信误差估计快速响应需求,构建了多维定位误差估计矩阵.该方法扩展了传统定位误差的描述维度,丰富了圆概率误差的指标意义,工程实用性强.

双干涉仪系统的交叉协同无源定位误差分析

本文介绍了一种运用两个接收系统通过数据交联协同对目标进行无源定位,通过给出了两个接收系统的原理和方法,并采用蒙特卡罗统计模拟法对方法展开模拟实际场景进行仿真分析,通过仿真分析表明,增大两个接收系统的间距,在相同时间内能够收敛的时间越快和定位的精度越高。结果表明,双接收系统对同一目标进行无源定位,不管在收敛时间上还是在定位精度上都远远优于任何单一系统定位的方法。

支持移动锚节点的无线电干涉测距信号设计

为了使无线电干涉定位系统(RIPS)支持移动锚节点在发射测距信号的同时将自身变化的位置信息广播出去,提出使用二进制频移键控(BFSK)信号代替原单音信号作为新的测距信号。设计了新信号参数,可以从新信号相位中提取节点间的距离信息。提出了基于解调数据辅助的最大似然估计法,用于BFSK信号的相位估计。通过仿真可以得到在中高信噪比时,所提估计方法能够达到克拉美罗界,且相比无解调数据辅助的方法,在达到相同性能时可节省约3dB的信号功率。结果表明,使用BFSK信号时,RIPS可以应用于含有移动锚节点的传感器网络节点定位中。

复杂环境下结合EMD的GPS-IR水位反演方法

利用法国布雷斯特(Brest)港BRST测站和英国塞文大桥监测系统GNSS双频观测数据,分别在静态和高动态环境下进行GPS-IR水位反演,探究传统GNSS监测系统进行水位反演的可行性与精度.结果表明:L1波段反演精度高于L2波段;在静态场景下,GPS-IR水位反演结果与验潮站数据相关系数大于0.98,在高动态场景下,桥梁GPS-IR水位反演精度稍低.利用经验模态分解(EMD)方法对算法进行改进,提高了在桥梁复杂环境下GPS-IR水位反演结果的精度,均方根误差(RMSE)相比经典方法降低约50%.本文方法提高了GPS-IR技术在不同水域环境下的适用性,在水位监测中具有很好的应用前景.

多回击负地闪先导通道的辐射和光学特征

利用闪电VHF窄带干涉仪辐射源定位系统和高速摄像系统,对青海大通地区一次有5次回击的负地闪放电过程进行了同步观测,对比分析了通道传输过程的辐射和光学特征。结果表明,光学通道亮度能补充VHF干涉仪定位先导通道的电流特征,VHF干涉仪定位弥补了光学设备拍摄弱放电和云内流光通道的不足;在通道分枝结构上,干涉仪定位的通道和光学通道呈现出很好对应。干涉仪定位分枝通道的辐射源点较明显,但分枝光学通道的出现明显落后于干涉仪定位辐射源通道。对用两种不同观测手段探测的先导通道进行速度计算,发现两者计算的直窜先导和直窜梯级先导速度量级一致,均为106 m·s-1,但干涉仪在时间的获取及精确量化上有优势,干涉仪定位计算先导速度的精确度高于光学通道定位。

Combined Method of Datum Transformation Between Different Coordinate Systems

The similarity transformation model between different coordinate systems is not accurate enough to describe the discrepancy of them.Therefore,the coordinate transformation from the coordinate frame with poor accuracy to that with high accuracy cannot guarantee a high precision of transformation.In this paper,a combined method of similarity transformation and regressive approximating is presented.The local error accumulation and distortion are taken into consideration and the precision of coordinate system is improved by using the recommended method

衍射光学系统的激光应用和稀疏成像分析

近年来衍射光学系统得到了快速发展,衍射器件(如二元光学器件和膜基透镜)相当于微波天线的固定移相器,微波相控阵天线成熟的理论和方法应可用于其性能分析。激光SAR和激光通信都具有单色且波长较长的特点,特别适合采用非成像衍射光学系统,通过衍射器件实现信号波前控制,减小焦距并有利于系统的轻量化。基于衍射光学系统,研究激光SAR和激光通信技术具有重要的理论意义和应用价值。该文给出了衍射光学系统的相控阵解释,介绍了基于衍射光学系统已开展的机载激光SAR和星载激光SAR研究工作。提出了艇载1 m衍射口径激光通信和干涉定位系统概念并分析了其性能,该系统在10 m短基线下,其作用距离将达到4×108 km,对应的定位精度在6 km量级,可用于深空探测。该文同时探讨了稀疏采样激光成像问题,在激光照射目标条件下,提出用傅里叶透镜将激光图像信号变换到频域,在低频区域利用小规模探测器实施稀疏采样,等效进行2维低通滤波处理,再用计算机重构目标图像的设想,给出了一些初步的仿真结果。