不均勻地質(zhì)條件下地震動(dòng)目標(biāo)定位方法

魯志文， 董大偉， 華春蓉， 閆 兵， 謝 逍， 陳 俊

(西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，四川成都 610031)

近年來無人值守地面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)(UGS)迅速發(fā)展，其在軍事防入侵及民用重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的前景越來越被重視.組成UGS的傳感器主要有聲音傳感器、地震動(dòng)傳感器等[1-4].與聲音傳感器相比，地震動(dòng)傳感器在弱聲輻射目標(biāo)監(jiān)測(cè)方面有一定優(yōu)勢(shì)[5].

目前，利用地震動(dòng)傳感器的目標(biāo)檢測(cè)及識(shí)別技術(shù)已相對(duì)成熟，但是由于地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，精確的目標(biāo)定位還存在較大問題[2].地震動(dòng)信號(hào)目標(biāo)定位的方法主要有基于到達(dá)時(shí)間(TOA)法、基于到達(dá)時(shí)間差(TDOA)法、基于到達(dá)方向(AOA)法以及基于接受信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)法[6].其中，TDOA 法由于算法簡(jiǎn)單、定位精度相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn)，是目前使用較廣泛的方法.TDOA法的關(guān)鍵在于時(shí)延估計(jì)及傳播速度確定.

在時(shí)延估計(jì)方面，G C CARTER等提出了廣義互相關(guān)的時(shí)延計(jì)算方法[7-8];馬雯等采用廣義互相關(guān)法提高被動(dòng)定位系統(tǒng)精度[9];孫潔娣等基于TDOA法對(duì)管道周邊活動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行定位，結(jié)合HHT對(duì)提取的信號(hào)特征分量進(jìn)行基本互相關(guān)時(shí)延估計(jì)[10];孟令軍等基于TDOA和廣義互相關(guān)相混合的方法進(jìn)行目標(biāo)定位，通過TDOA確定時(shí)延的大概范圍，然后計(jì)算精確時(shí)延，減少了定位運(yùn)算量[11].此外，基于高階統(tǒng)計(jì)量[12]、互功率譜相位[13]的方法在時(shí)延估計(jì)中也有應(yīng)用.

在傳播速度確定方面，C W REED等將傳播速度看成未知變量，通過增加傳感器節(jié)點(diǎn)增加定位方程數(shù)，用最小二乘解定位，對(duì)于一個(gè)二維目標(biāo)的定位需要6個(gè)……