基于无线传感网络的地下金属物体的探测与定位技术研究

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在兵器试验场上,需要对发射后的炮弹回收,以便对实验数据做分析研究,弹丸的回收处理均需要确定弹着点的位置。当前对弹着点的定位尚无有效的方法,因此对弹着点的探测与定位技术的研究就显得非常必要。炮弹在落地瞬间对地面的冲击产生了地震波。在爆炸点周围布置多个传感器节点,接收地震动信号,通过对接收到的震动信号分析处理,可以推断出弹丸的落点位置,从而实现定位。无线传感网络由于其自组织、可快速部署、高容错、隐蔽性等诸多优点在军事、环境、医疗等各个领域都有广泛的应用。本课题通过在定位系统中引入无线网络技术,实现定位数据的无线传输。本文主要研究内容包括以下几点:分析了地震波的传播特性,并深入研究了基于地震波信号的探测与定位技术的原理及方法,基于TDOA定位原理完成了系统总体方案的设计。根据系统总体设计方案,确定了系统的总体硬件架构,完成了以STM32F103为核心处理器的信号采集处理电路的设计和以JN5148无线模块为核心的无线传感网络节点电路的设计。使用Keil uVision4和CodeBlocks软件开发环境完成了相关软件的设计。在上述研究的基础上,组建了弹丸落点定位模拟试验系统,并对地震动信号调理电路、时间同步电路的同步性能进行了测试。确定了地震检波器的有效探测范围,利用人工模拟震动信号,采用单基阵模型和TDOA定位算法获得了落点的位置。
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