[發明專利]基于時間序列相似搜索的震動目標定位方法

有效

• 申請號: 201611249449.7
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106646377B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 李愛國;張朝陽
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種基于時間序列相似搜索的震動目標定位方法，包括步驟：一、震動信號采集及同步上傳：采用G個震動檢測裝置對待分析處理周期內待檢測區域的地面震動信號分別進行采集并同步傳送；二、地面震動信號接收及同步存儲；三、地面震動信號處理：301、信號預處理：從所存儲的G個待分析地面震動信號中選取兩個待分析地面震動信號進行預處理后，獲得兩個待識別時間序列；302、時間序列相似搜索：調用模式匹配模塊對兩個待識別時間序列分別進行相似性搜索；四、時延估計；五、震動波形傳播速度計算；六、震動目標定位。本發明方法步驟簡單、設計合理且實現簡便、使用效果好，能簡便、快速對震動目標進行定位，并且定位結果準確。

技術領域

本發明屬于震動目標定位技術領域，尤其是涉及一種基于時間序列相似搜索的震動目標定位方法。

背景技術

目前，國內外針對震動目標定位問題有很多研究成果，有源定位和無源定位是目標定位方面常用的兩種定位方式。其中，有源定位方式是指采用有源設備定位跟蹤目標，例如激光、雷達等設備，這種定位方式可以獲得較高的定位精度，但是因其發射的信號而容易將自身的位置信息暴露給敵方，并且這種方式的能量損耗較高。無源定位方式是指通過檢測目標自身發射的信號來鎖定目標位置信息，這種方式克服了有源定位方式的缺陷，在實際應用中發揮較好的作用。常用的無源定位算法有接收信號強度指示法(Received SignalStrength Indication,RSSI)、到達方位角法(Angle of Arrival,AOA)、到達時間法(Timeof Arrival,TOA)和到達時間差法(Time Difference of Arrival,TDOA)。

在實際應用中，使用震動傳感器進行周界入侵目標定位的精度并不理想，實現震動目標高精度的定位是目前研究的熱點和難點。到達時間差定位方法(TDOA)在震動目標定位方面具有優勢，是目前震動目標定位常用的方法。時延估計是到達時間差定位方法的關鍵環節，時延估計的準確性直接影響到目標位置估計的精確性。在時延估計方面，國內外已經有一定的研究成果，但是在實際應用中的應用效果并不好，時延估計誤差大，結果造成較大的定位誤差。由于震動波的傳播速度是根據波形到達不同傳感器的時間差計算得到的，時間差估計的準確性影響震動波傳播速度的準確性；地質環境復雜多變，震動波在地表中傳播受地質條件影響，傳播速度或快或慢，這對定位精度造成了很大影響。

現如今，時延估計常用的方法有廣義互相關法、高階累計量法等。其中，廣義互相關法需要先驗知識，信噪比和多徑傳播對時延估計性的影響較大。高階累積量法受信號數據長度的影響較大，并且使用該方法進行時延估計的計算量較大；若震動信號中存在非高斯噪聲，使用高階累積量估計時延的效果也會大打折扣。另外，基本互相關法是廣義互相關法的理論基礎，互雙譜法是高階累積量常用的方法，經研究上述常用的時延估計方法的優缺點詳見表1：

表1 常用時延估計方法優缺點對比表

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于時間序列相似搜索的震動目標定位方法，其方法步驟簡單、設計合理且實現簡便、使用效果好，能簡便、快速對震動目標進行定位，并且定位結果準確。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于時間序列相似搜索的震動目標定位方法

基于時間序列相似搜索的震動目標定位方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、震動信號采集及同步上傳：采用G個震動檢測裝置且均按照預先設定的采樣頻率f_s，對待分析處理周期內待檢測區域的地面震動信號分別進行采集，并將各采樣時刻所采集的地面震動信號均同步傳送至數據處理器；其中，G為正整數且G≥2；