基于地形约束和目标跟踪的多传感器优化部署

来源 :石家庄铁道大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guanghui_715
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
战场态势感知是信息化条件下多域联合作战的重要组成部分,也是信息化作战的基础,直接关系到信息化战争的胜败。传感器管理是实现高效、连续战场态势感知的核心,传感器部署和调度构成了传感器管理最重要的两个部分。在给定作战任务和有限的传感器资源下,如何通过传感器的合理部署充分发挥战场侦察效能,并提高对目标的跟踪能力,是本文研究的主要内容。本文主要工作和创新点如下:(1)针对复杂地形下传感器探测问题中可视性算法运算效率低、不能满足实时性要求的问题,对复用向外逐点计算法进行了改进,提出了一种基于地形遮挡点的复用向外逐点计算法。为克服以往研究中主要基于平坦环境或简单障碍物、难于应用于实际的不足,本文通过直接引用真实地图的高程数据,构建了真实的作战环境模型,基于该模型对可视性算法进行了改进,通过设置遮挡点和遮挡半径,形成扇形遮挡区域,去除部分被遮挡点和处于阈值范围内临界点的不必要插值运算,降低了运算量。通过实验验证,改进后的方法运算时间相较于改进之前的算法,运算时间平均减少了20.31%,实际运算量减少了17.5%。(2)针对以探测覆盖为目标的传感器部署中地形数据庞大、算力资源耗费多的问题,首先在分析数字高程模型信息的基础上,选择合适的尺度,通过尺度转换减少了原始高程数据的数据量;其次,针对尺度变换容易造成误差偏大的情况,将麻雀算法与改进可视性算法相结合,提出了适用于求取区域覆盖的算法模型;最后,依据具体侦察任务要求和实际地形,在算法与多尺度相结合的条件下,建立了地形和传感器性能约束下的传感器协同部署模型,通过模型求解得到了优化部署方案。仿真实验表明,该方法相比于粒子群算法、量子粒子群算法、鲸鱼算法等常用算法,收敛速度更快,传感器部署方案更加科学合理,传感器总可视域覆盖率平均提高了11.5%,为要地防空、主要区域和空域警戒等应用提供了理论和实践依据。(3)传感器位置对目标跟踪效果有直接影响,针对实际应用中面向目标跟踪定位的多传感器协同部署问题,在定位精度几何因子克拉美罗下界的基础上,设置核心区域作为重点侦察对象,通过衡量核心区域的综合定位精度几何因子来分析定位精度,对影响定位精度的主要因素进行深入分析。通过多组仿真实验,定量分析了实际部署中传感器的部署形式、部署误差对于定位精度的影响,能够快速确定传感器的初始部署位置,进而应用前面两章的方法获得传感器的优化部署方案。(4)结合科研项目中的软件设计,对文中提到的方法进行了实现和验证。
其他文献
高速列车是高速铁路中重要的运载工具,其设计方面考虑的问题有很多,尤其是车辆结构的安全性、稳定性、可靠性等问题。而齿轮箱作为高速列车走行部的一个重要组成部分,其服役环境较为恶劣,在服役过程中有疲劳裂纹萌生的情况发生,严重威胁了人们的生命和财产安全。本文分析了高速列车齿轮箱在运行过程中箱体疲劳裂纹的萌生情况,并且提出了孔隙有效半径(r)除以孔洞至自由表面距离(L)的耦合系数f来描述孔径与孔位的耦合行为
学位
随着工业的发展,对镗削加工工件的质量要求越来越高。镗削是孔加工的主要方式之一。镗削时产生的振动会降低工件质量,严重时会损害刀具,减少刀具使用寿命。因此,抑制镗杆加工工件时的振动显得尤为重要。本文围绕附加线性动力吸振器和非线性能量阱的镗杆系统进行研究,主要内容包括:(1)研究了线性动力吸振器并联非线性能量阱对线性镗杆系统在简谐激励下的振动控制。研究了线性镗杆系统的受迫振动,利用平均法获得了系统的近似
学位
内置式永磁同步电机有保护永磁体、结构紧凑、功率密度高、调速范围广和效率高等优势,在工程领域得到广泛的应用。本文以8极48槽内置式永磁同步电机为研究对象,对其电磁力特性、电机动态特性、振动噪声进行了研究,主要包括以下内容:(1)内置式永磁同步电机电磁力特性分析。基于电机学理论,建立了二维电磁仿真模型。分别分析了转子动态偏心、静态偏心不同偏心量下的气隙磁密空间分布、径向电磁力密度空间分布和时间分布,确
学位
滑坡是我国地质灾害中最为常见的一种地质灾害,给人民的生命财产安全带来了巨大的危害。如何快速、精准、全方位的监测预报滑坡灾害,一直是防灾研究重点之一。目前,边坡监测技术和设备的监测参量多为单一参量,普遍适用性低且布设过程较为繁琐。因此,研发一种监测量多元化、高普适性、可快速布设的边坡监测技术与设备,对有效监测预警滑坡灾害的发生、保障人民的生命安全,具有重要的工程价值和巨大的社会意义。本论文依托国家“
学位
玻璃幕墙是现代高层建筑的外围护的主要形式。随着玻璃幕墙老化程度的加剧,幕墙玻璃从高空中脱落引发的事故时有发生,幕墙安全管理已成为急需解决的问题。迫切需要对幕墙玻璃进行高效检测,及时发现玻璃的损伤,减少玻璃坠落事故发生。本文基于机器视觉的方法,利用数字图像处理技术实现了对玻璃幕墙的损伤检测。完成的工作内容如下:(1)研究了幕墙玻璃的自爆、外力冲击以及热炸裂三种典型损伤的灰度、纹理特征等图像特点,提出
学位
随着社会发展,汽车的数量与日俱增,由此引发的能源消耗、交通拥堵以及交通事故等问题严重影响着人们的生活。智能车辆可以部分或者全部替代人类驾驶,能够避免由于驾驶人因素导致的交通拥堵和交通事故。轨迹跟踪控制是研究智能车辆的重点之一,也是实现智能交通的重要组成部分,研究轨迹跟踪控制问题对于实现智能车辆自动驾驶具有重要的实际意义。模型预测控制算法能够很好地处理多约束问题,对于研究轨迹跟踪控制问题具有独特的优
学位
齿轮箱是旋转机械工作中的重要结构,也是最容易出现故障的结构。然而目前针对齿轮箱的故障诊断大都是基于降噪、滤波及特征提取等,这些过程太过于繁琐,并且在处理复杂工况时特征的提取十分困难。本文基于深度学习技术,对残差网络进行改进处理,结合特征融合技术,实现了对旋转机械故障诊断研究。本文研究了以下内容:首先,本文将残差网络运用到齿轮轴承的故障诊断之中,其中的残差模块使用了跳跃连接,能够搭建更深的层数来改善
学位
随着装配式建筑优势日益突出,目前已有不少装配式构件应用于地铁施工建设当中。然而,长期的地下载荷压迫和环境侵蚀,导致装配式地铁车站整体结构出现各种不易察觉的变形,从而对结构安全和列车运行产生不良影响,所以有必要对装配式地铁车站结构整体变形开展长期监测。传统监测技术多根据经验布设的有限点进行监测,监测点之间关联性不清,对结构整体变形信息掌握不足。因此,本论文将压缩感知方法引入有限点结构变形监测的整体变
学位
新型复杂装备的操作训练是部队日常训练的重要内容,装备操作虚拟训练是当前发展的一个重要研究方向,其中复杂新型装备通常有多个分系统。因此新型装备操作键位识别问题是虚拟装备操作训练、辅助实际装备操作等的必要手段。然而目前存在诸多的因素及问题导致实际训练中往往不能满足实装操作要求,例如装备列装数量少,只能满足少数人员同时训练的需要,装备空间通常比较狭小,装备价值昂贵。且现阶段的军工装备教学系统由于安装在装
学位
重型汽车具有载重量大、质心高的特点,这就导致了车辆的侧向稳定性较差,在进行转向时易发生侧滑,甚至侧翻事故。本文选用某东风三轴商用车作为研究对象,针对其在行驶过程中的侧翻失稳问题进行研究。建立了一种能够对重型汽车行驶状态进行实时估计的侧翻预警模型,对车辆潜在的侧翻危险情况进行实时预测,采用两种防侧翻控制策略,对车辆进行主动安全控制,并通过硬件在环实验验证了侧翻预警和防侧翻控制的有效性。本文首先建立了
学位