基于无线传感器网络的地震动定位关键技术研究

摘要

本文设计了一个基于无线传感器网络的地震动定位系统,通过采集目标运动时激发的振动信号对目标进行定位。在研究了地震波的相关理论及无线传感器网络的基础上,设计了系统的整体实现方案,完成了硬件电路的设计制作、软件的编写和定位算法的设计。
　　 本文重点研究了人员走动时激发的地震波的速度和能量在地表传播的规律、基于EMD算法的滤波去除噪声技术和基于TDOA的无线定位算法等。首先本文设计了基于EMD的自适应低通滤波器,用于滤除混杂于目标信号中的噪声;其次提出了一种适用于采用地震波定位目标的算法,在研究了Chan算法定位与Taylor算法定位各自优势的基础上,将Chart算法的计算结果作为Taylor算法的初值进行定位;本文将TDOA测量值分组后通过Chan与Taylor联合定位的方法计算获得多组目标位置估计结果,最后通过偏差平方和最小的思想重新对目标位置进行估计,得到最终的目标位置估计值。MATLAB仿真结果表明,与其它算法相比本文提出的定位算法具有更高的定位精度。
　　 在系统硬件调试成功的基础上进行了同步触发及时钟测试实验;通过实验验证了地震波在地表传播时速度、能量与传播距离的关系;完成了上位机程序的编写;进行了现场实验,实现了对单个目标的定位。