两种TDOA定位算法在水声被动定位下的精度分析

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采用两种被动定位法的声纳浮标接收器基阵设计

形基阵提高目标定位精度。
现代海战的重要样式之一。在反潜作战中，基本的要求就是能够及时对潜艇进最行搜索、发现、跟踪，至消灭。用于完成直这一任务的观察器材很多，雷达、光电ｌ和０２，根据三角关系，目标Ｓ的坐标公如设备、声纳、声纳浮标、磁探仪等等。其式为：中，纳浮标是一种效果好、受地域限制声一＋小、使用方便的探潜设备，受各国军方备
其中ｄ是两个阵元之间的距离。单站纯方位被动定位方法需要解决的关键问题
是目标的方位信息，可以利用水下目标测向方法进行解决。目前通常采用矢量水听器测量声压和振速，进行水下目标的定向
・
数字技术・
采用两种被动定位法的声纳浮标接收器基阵设计
瞿东辉谢彦宏
（０５部队教研部辽宁葫芦岛１５０１９１６２０）
【摘要】矢量水听器的三元纯方位被动定位和测时差被动定位两种方法为基础，针对算法特点和声纳浮标的使用特点，分别设以计了两种方法所采用的水下换能器基阵结构两种基阵结构相似，部分重合，可根据实际工作条件任意选择算法，也可两种算法相互间自行切换。此种相互补偿的设计可以提高水下目标被动定位的精度和可靠性。【关键词】声纳浮标被动定位纯方位测时差［中图分类号］９５Ｅ２【文献标识码】Ａ【文章编号】０７４６（００４０２ — ２１０－９１２１）０ — ０６０

水声被动定位技术及其发展趋势

水声被动定位技术及其发展趋势水声被动定位技术是利用水声信号在水中传播的特性来实现目标的定位和跟踪的一种技术。

该技术主要基于接收到的来自目标发出的声波信号、水声信道的特性以及接收器间的相对位置来确定目标的位置。

被动定位系统不需要目标进行任何操作，它可以在目标感知不到的情况下对目标进行定位。

水声被动定位技术可以应用于海洋资源勘探、军事侦察、海上安全监测等众多领域。

随着科技的发展，水声被动定位技术也在不断地发展和完善。

第一代水声被动定位技术主要依赖声目标发射的信号，通过测量信号的到达时间和方位角度，得到目标位置信息。

这种技术缺点是只能定位单个目标，定位精度受到信号质量和环境噪声的影响较大。

第二代水声被动定位技术是基于多传感器的概念，多个接收器同时接收到来自空间中多个目标的信号，通过分析信号的相位差、信号强度差等信息来定位多个目标。

这种技术可以有效地提高定位精度和目标跟踪能力，但是需要更加复杂的算法和数据处理能力。

第三代水声被动定位技术又称“自适应”水声被动定位技术，主要应用于复杂电磁环境中。

自适应算法可以根据环境信噪比和目标信号特征来调整各传感器的参数和权重，以提高定位精度和抑制环境噪声。

自适应技术还引入了目标信号的自动识别和跟踪功能，大大提高了系统的自动化程度。

未来，水声被动定位技术将面临新的挑战和机遇。

随着深海勘探的发展，需要更加精确的水声定位技术来支持深海遥控设备的操作；水下自主机器人的大规模应用也需要更加高效的目标自动识别和跟踪算法。

同时，随着水声通信技术的不断发展，水声被动定位技术也可以结合水声通信技术来实现更加智能化的水下传感器网络。

因此，水声被动定位技术在水下大数据应用、远程控制和水下通信等方面也将会得到更加广泛的应用和研究。

分布式基元水声目标被动定位方法研究

是否能够提取到稳定、有效的信号ＴＤＯＡ。本文
ＴＤＯＡ被动定位是一个参数估计问题，未知参数向量为声源的坐标，观测数据为信号到达
相对距离差０，它们之间的关系用方程表示为：
摘要对分布式基元信号到达时差被动定位方法的性能进行了分析，仿真结果表明增大基阵孔径能够有效地提高定位精度，并且对时延估计误差和基元坐标测量误差有着很好的宽容性。利用海上实测目标声信号对分布式基元被动定位方法进行了验证。处理结果表明，该方法能够实现对远距离声源的准确定位。
径柔性阵的水声被动定位方法，结合阵形实时校
声源到第ｉ个基元的距离记为Ｄ：
㈣
√ （一）＋（Ｙｆ一）＋（ｚ一）
声源到第ｆ个和第Ｊ个基元的距离差用由表
示，设水中声速为Ｃ，ｖｉｉ表示声源信号到达第ｊ个和第个基元的相对时延，则有：
１任意阵形ＴＤＯＡ定位算法
设有 Ⅳ＋１个基元组成任意阵形的接收阵，各基元的位置用直角坐标，．，表示，为了方便起见且不失一般性，令参考基元，．０位于坐标原点，即：
＝
经典算法基础上加以改进，研究了新颖的信号到达时间差估计算法【８】，提高了被动定位算法的精度。水声基阵的阵形以及基元坐标的精度也是影响被动定位算法精度的一个重要因素。在利用信

两种TDOA定位算法在水声被动定位下的精度分析

两种TDOA定位算法在水声被动定位下的精度分析
焦小涛;李建昌;门丽娟
【期刊名称】《电声技术》
【年(卷),期】2013(037)001
【摘要】介绍了TDOA的两种算法:Chan算法和Taylor算法,并针对Taylor算法的缺点,引入一种改进的Taylor算法,并将其在水声被动定位系统中进行了仿真和性能比较,从最终仿真结果中得出较适合实际水下信道的定位算法.
【总页数】3页(P73-75)
【作者】焦小涛;李建昌;门丽娟
【作者单位】西安工业大学电子信息工程学院,陕西西安710021;中国兵器工业试验测试研究院,陕西华阴714200;中国兵器工业试验测试研究院,陕西华阴714200【正文语种】中文
【中图分类】TN953
【相关文献】
1.TDOA被动定位方法及精度分析 [J], 杨林;周一宇
2.一种基于TDOA时差法声被动定位算法研究 [J], 郭相科;刘进忙
3.水声被动定位中的互相关峰模糊现象及解模糊算法研究 [J], 安良;陈励军;方世良
4.三维AOA/TDOA被动定位及其迭代融合算法 [J], 刘继斌;刘培国;李高升;李文化;周蔚红
5.非视距环境下RSS和TDOA联合的信源被动定位 [J], 闫千里;万鹏武;卢光跃;黄琼丹;王瑾;李怡霄
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双基阵声纳系统水下目标被动定位精度分析

Ｖｏ．３Ｎｏ１６。．１
火力与指挥控制
ＦｉｅＣｏｔｏｒｎｒｌ＆ＣｏｍｍａｄＣｏｔｏｎｎｒｌ
Ｊｎ，０１ａ２１
第３卷第１期６２１年１月０１
文章编号：０２０４（０１０ —１７０１０ —６０２１）１０下目标被动定位精度分析
顾晓东，志明。袁志勇邱，
（．海军工程大学，汉１武４０３，．海军装备研究院系统所，京３０３２北１０７）００３
摘要：究了基于双基阵的被动定位方法，述了仅利用方位测量信息的纯方位定位原理，导出了定位误差的几何研论推分布关系式及定位精度达到最高的测向线交会角大小，析了测向误差及站址误差对定位精度的影响，定位误差与基线、分对目标方位的关系作了较细致的分析，同时给出了整个探测区域的ＧＯＰ分布图，出了满足一定定位精度要求的交会角范Ｄ得围。该问题的研究对提高定位精度具有一定的理论和实际意义，为多基阵的合理布置和优化选择提供参考。可
ａｇｅｆｒａｒｖｎｔｓｔｆｄｐｅｉｉｎｉｓｏｎｓｍｕａｉｎｆｕｅ．Ｔｈｔｄｆｔｅｉｓｅｃｎｂｓｄｎｌｏｒｉｉｇａａｉｉｒｃｓｏｓｈｗｎｉｉｌｔｉｒｓｓｅｏｇｅｓｕｙｏｈｓｕａｅｕｅ

水声定位算法学习总结

定位算法学习总结一、无线传感器定位技术分类目前定位技术广泛地应用到各个领域，而且出现了很多定位算法，常用的定位方法有：到达角（Angel of Arrival，AOA）定位、到达时间（Time of Arrival，TOA）定位、到达时间差（Time Difference of Arrival，TDOA）定位以及AOA ／TOA、AOA／TDOA等混合定位的方法。

选择哪种定位方法要根据定位精度、硬件条件等因素来确定，但是最终目的是要用优化的方法得到满意的定位精度。

在没有时间同步信号时，往往采用TDOA定位方法，TDOA定位法可消除对移动台时间基准的依赖性，因而可以降低成本并仍然保证较高的定位精度，但是需要有较好的延时估计方法，才能保证较高的时延估计精度。

（1）基于测距的定位技术基于测距的定位方法依靠测量相邻节点之间的距离或者方向信息。

现在有很多成熟的算法被用于基于测距的定位。

例如TOA算法通过信号传播时间获取距离，TDOA算法利用接收从多个节点发出信号的时间差估测位置，而AOA算法则通过为每个节点设置天线阵列来测量节点间的相对方向角度值。

（2）无需测距的定位技术无需测距的定位方法不要求距离信息，只依靠有关待定位传感器与种子节点之间连通性的测量数据。

这种定位方法对硬件要求低，但是测量的准确度容易被节点的密度和网络条件所影响，因此不能被对精度要求高的基于WSN的应用采用。

二、三边定位和多变定位（1）信号强度（RSS，Received Signal Strength）通过信号在传播中的衰减来估计节点之间的距离，无线信道的数学模型。

尽管这种方法易于实施，但却面临很多挑战。

首先信道由于受到信道噪声、多径衰减（Multi-path Fading）和非视距阻挡（Non-of- Sight Blockage）的影响[1]，具有时变特性，严重偏离上诉模型；其次衰减率会随外界环境的不同而发生相应改变。

根据接收到的信号估计出的距离d 将有很大误差。

基于TDOA的声源定位装置的设计与实现

基于TDOA的声源定位装置的设计与实现
薛欣
【期刊名称】《电子产品世界》
【年(卷),期】2024(31)4
【摘要】随着工业自动化仪器仪表的迅猛发展,声音位置的实时定位是很多智能应用设备不可或缺的功能之一,其中麦克风阵列技术被广泛应用于军事、视频电视会议、智能交通以及智能机器人等领域,以提升声音捕捉和定位的效果。

针对传统麦克风阵列声源定位装置存在体积大、成本高、受环境干扰等问题,提出了一种基于STM32的便携式声源定位装置。

该装置以STM32F411RET6为核心处理器,利用STM32CubeMX和MDK-ARM进行软件程序设计。

该设计在信号处理、体积和成本等方面具有明显的优势,为弥补传统装置的缺陷提供了一种新颖的解决方案,具备广泛的应用前景和深远的研究意义。

【总页数】5页(P17-21)
【作者】薛欣
【作者单位】太原学院智能与自动化系
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.11
【相关文献】
1.基于TDOA的声源定位算法研究及实现
2.基于智能手机TDOA估计的被动声源定位方法与系统实现
3.基于麦克风阵列的声源定位装置的设计与实现
4.基于
TDOA的声源定位系统设计5.基于TDOA声源定位算法的激光武器狙击手攻击系统设计
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TDOA被动定位方法及精度分析概要

TDOA 被动定位方法及精度分析Ξ杨林周一宇孙仲康(国防科技大学电子工程学院长沙 410073摘要本文提出了一种利用多站 TDOA 信息对辐射源定位的非线性方程组求解方法 , 该方法简洁准确 , 无需作迭代运算 , 计算量小。

文中给出了该定位方法的精度分析 , 最后给出了在具体布站条件下的受控区域内的 GDO P 分布。

关键词无源定位 , TDOA , 时差定位 , 精度分析 , GDO P 分类号 TN 953. 7T DOA Pa ssive L oca tion Yanglin (In stitu ic , D T , Changsha , 410073Abstract , , , and com p u tati onally effcien t so lu ti on of non linear equati on of em po siti on based on the ti m e differences of arrival (TDOA m ea 2su red by lti on is p ropo sed in th is p ap er . T he accu racy analysis of the locati on m ethod is also p resen ted . F inally p erfo rm ance evaluati on resu lts of em itter locati on by u sing TDOA info rm ati on are illu strated by som e grap h s of Geom etrical D ilu ti on of P recisi on (GDO P under vari ou s conditi on s in the sp ecific su rveillance regi on .Key words Passive L ocati on , TDOA , TDOA L ocati on , A ccu racy A nalysis , GDO P无源定位系统本身不发射电磁波 , 完全是被动工作的 , 因此具有隐蔽性好的优点 , 对于提高系统在电子战环境下的生存能力具有重要的作用 [1]。

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ＡｃｃｕｒａｃｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｗｏＴＤＯＡＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓｉｎＰａｓｓｉｖｅＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＡｃｏｕｓｔｉｃＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
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嘲髓擞感
响 ⑧ 蛳囿＠＠ ⑨凹ｓ锄＠匡闶６闶＠法在水声被动定位下的精度分析
焦小涛，李建昌，门丽娟
基站的位置为（，Ｙ），ｉ＝０，１， …，；ｉ＝０表示主站，ｉ＝１，２， …，ｎ分别表示个副站。设被测目标的位置
为ｘ，Ｙ），ｒｉ表示目标与第ｉ个副站之间的距离， △ ｒ表示目标到第ｉ个站与到主站之间的距离差］，用方程
表示为ｒｒ２０＝（ — ｏ）＋（Ｙ— Ｙｏ）
｛ｒ＝（一）＋（Ｙ — Ｙｉ）
【Ａｒ＝ｒ一ｒ０＝ｃｄｉ
（１）
ＪＩＡＯＸｉａｏｔａｏ，ＬＩＪｉａｎｃｈａｎｇ，ＭＥＮＬｉｊｕａｎ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ’ ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ；
２．ＣｈｉｎａＯｒｄｎａｎｃｅＴｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＨｕａｙｉｎＳｈａａｎｘｉ７１４２００，Ｃｈｉｎａ）
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＴｗｏａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｆＴＤＯＡ：ＣｈａｎａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄＴａｙｌｏｒａｌｇｏｒｉｔｈｍａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．ＡｉｍｅｄａｔｔｈｅｄｅｆｅｃｔｏｆＴａｙｌｏｒｌ— ａ
【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ＴＤＯＡ；ＲＭＳＥ；Ｃｈａｎｌｇａｏｒｉｔｈｍ；Ｔａｙｌｏｒａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｌ引言
随着对海洋军事需求和经济需求的不断增长以及人类在海洋的活动范围和活动频度的迅速增加，水声定位技术越来越受到人们的重视，尤其是被动定位在民用和军用两方面都有着广泛的应用前景，广泛应用于海洋水下搜索救援、水下物品打捞、海洋油田水下管道定位、水下探矿、水下考古等民用领域，以及海军实验靶场对潜艇、鱼雷等水下装备定位、导航等军事领域 ¨ 。本文主要研究了ＴＤＯＡ算法在水下被动定位系
・算法觌・
（１．西安工业大学
电子信息工程学院，陕西
西安７１ＯＹ２１；２．中国兵器工业试验测试研究院，陕西华阴７１４２００）
【摘
要】介绍了ＴＤＯＡ的两种算法：Ｃｈａｎ算法和Ｔａｙｌｏｒ算法，并针对Ｔａｙｌｏｒ算法的缺点，引入一种改进的Ｔａｙｌｏｒ算
法，并将其在水声被动定位系统中进行了仿真和性能比较，从最终仿真结果中得出较适合实际水下信道的定位
算法。
【关键词】时间差；均方误差；Ｃｈａｎ算法；Ｔａｙｌｏｒ算法【中图分类号】ＴＮ９５３【文献标志码】Ａ
ｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄＴａｙｌｏｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄｉｎｐａｓｓｉｖｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｉｓａｌｓｏｄｅｓｃｉｂｒｅｄ．Ｆｒｏｍｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｏｆｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｍｐａｒｉｓｉｏｎ，ａｂｅｔｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｕｉｔｅｄｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｕｎｄｅｗａｒｔｅｒｃｈａｎｎｅｌｐｏｓｉｔｉｏ — ｎｉｎｇｉｓｇｅｔｔｅｄ．