[發明專利]一種地面入侵目標的快速定位方法及系統

有效

• 申請號: 202110592107.X
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113325465B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 鄭凡;鳳一鳴;楊大鵬;楊泓淵;劉銘揚
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V1/18
• 分類號: G01V1/18
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本發明屬于地震定位技術，具體地涉及一種地面入侵目標的快速定位方法及系統，該方法包括：在警戒區域內按照矩陣排列至少一個等邊長正方形震動區域；判斷震點所出現的震動區域；若震點出現在矩陣排列至少一個等邊長正方形震動區域內，則獲取震點所出現的震動區域四個頂點的地震波信號振幅，找到最大地震波信號振幅出現的頂點，并以最大地震波信號振幅出現的頂點位置為基點，將該震動區域的二分之一邊長作為第一定位邊長，占用震動區域的四分之一面積作為第一定位范圍。本發明實現入侵目標定位可提高定位效率，分區塊定位的方式也解決可能出現TDOA定位方程無解的情況。而且在一定范圍內可以提高地面入侵目標震動定位的精度。

技術領域

本發明屬于地震定位技術，具體地涉及一種地面入侵目標的快速定位方法及系統。

背景技術

地面震動定位系統在多個領域都有重要的應用，尤其是在軍事上?；谶@種無源被動式的檢測誕生了地面戰場傳感器，這種傳感器可以監測目標產生的地震動信號，進而完成防止他人入侵、目標定位、搜索等任務。這種防入侵方式運用到需要監測的區域可以大大節省人力、物力。在一些其他領域，如銀行金庫、監獄甚至家庭住宅等需要監控管理的場合，這種防入侵方式也是切實有效的。對震動目標的定位主要由兩部分組成：一是地震波初至拾取；二是根據相應定位算法實現定位。

常見的初至波提取的方式有：時窗能量比法，時窗振幅比方法，這類方法的拾取效率相對較高，但時窗長度對拾取精度的影響較大。相關類方法提取低信噪比的弱信號效果較好。AIC方法受時窗影響較大，但在已知初至大致位置時具有較高精度。

目前常用無源定位方法主要包括：基于目標信號到達時間的定位方法(TOA)、基于目標信號到達角度法(AOA)和基于目標信號到達時間差法(TDOA)。

TOA的精度直接取決于信號到達時間的精度，對各個傳感器通道響應的時間同步性要求很高，易受誤差影響；AOA由于受到多路徑效應、角度分辨率以及噪聲等因素的影響，在平面定位應用中定位效果較差，因此該方法多用于空間立體定位；TDOA通過測量被測信號傳播到多個信號采集節點的時間差來獲取目標的位置，該方法由于只需要節點間的時間同步而不要求目標和節點始終精確同步，在同一測試環境下利用不同節點所測得的地震波到達時間差進行定位，可以有效抑制環境中相同干擾因素對定位產生的影響。故多數定位系統常采用TDOA作為定位方法。傳統的震動定位系統中多采用TDOA定位算法進而實現定位，當所用采集站數量過多時會出現定位效率不高，同時在解TDOA方程組的過程中會出現方程無解的情況。

如何在保證定位精度與整體方法可靠性的同時，提高定位效率實現對入侵目標的實時定位是亟待解決的問題。

發明內容

本發明提供一種地面入侵目標的快速定位方法及系統，解決相關技術領域中存在的定位效率低以及精度差的問題。

本發明是這樣實現的，

一種地面入侵目標的快速定位方法，該方法包括：

在警戒區域內按照矩陣排列至少一個等邊長正方形震動區域；

判斷震點所出現的震動區域；

若震點出現在矩陣排列至少一個等邊長正方形震動區域內，則獲取震點所出現的震動區域四個頂點的地震波信號振幅，找到最大地震波信號振幅出現的頂點，并以最大地震波信號振幅出現的頂點位置為基點，將該震動區域的二分之一邊長作為第一定位邊長，占用震動區域的四分之一面積作為第一定位范圍。

進一步地，最大地震波信號振幅出現的頂點與第一震動區域的中心點的連線確定為分界線將第一定位范圍分為等面積的第一側面與第二側面作為第二定位范圍；

比較震動區域中最大地震波信號振幅出現的頂點相鄰的兩個頂點處地震波信號幅值最大值的到時；

根據到時最短頂點所在側，確定震點位于第一側面或第二側面；