三站时差定位模糊问题解决方法

三站时差定位系统对辐射源进行定位过程中会出现定位模糊及无解的情况,通过对模糊无解特征的研究,发现了长期对时差定位模糊无解认识存在的误区.基于模糊无解的特征,提出了模糊问题的解决方法.仿真结果表明,不需增加系统复杂性,即可有效的解决定位模糊问题.     

无源时差定位模糊区与定位无解区研究

首先,介绍了二维和三维时差定位系统的基本原理;然后,从这一原理出发,对三站二维和四站三维时差定位系统的模糊区和无解区进行仿真分析,根据仿真结果得出了其分布与布站形式、目标高度及时差测量误差的关系;最后,对几种布站定位模糊、无解的问题,提出了一些消除方法和解决方案。     

三维时差定位系统的模糊及无解分析

针对四站三维时差定位系统,分析了一种在非线性方程组精确求解方法的定位过程中可能出现的模糊和无解问题.根据不同布站及目标高度条件下的模糊分布仿真结果,找出了模糊分布与布站及目标高度之间的规律,并给出了一些模糊现象处理方法及处理仿真结果;根据不同布站、噪声强度及目标高度条件下的无解分布仿真结果,得出了无解分布与布站、噪声强度及目标区高度之间的关系,并提供了无解现象处理方法.     

空间四站时差定位中的模糊及无解研究

将平面三站时差定位的基本原理加以推广,应用于空间四站时差定位系统中出现的模糊和无解现象的研究。根据仿真结果,找出了模糊分布与测量站布局之间的关系,提出了排除部分模糊区的方法;同时对无解产生的原因加以分析,并讨论了在无解情况下的次优定位方法。空间时差定位系统因其复杂性,比平面定位系统更容易出现模糊现象。因此,在设计各测量站的布局时,应当结合本文的分析和讨论,将所需的可控区设置在模糊区和无解区之外。     

四站无解及模糊问题的增站处理方法

针对无源时差定位系统中存在系统误差和偶然误差而产生的定位模糊和无解的问题,在研究以伪逆法作为求解方法的四站定位基础上,依据不同布站形式其定位结果不同的事实,采用增加一个测量站的方法进行求解定位。对5个接收站接收到的目标信息时间差,采用主站循环的方式分别进行解算,对解算结果进行相关性分析、模糊值剔除,并对小于5个的正确解算值进行融合处理,最终得到目标的位置信息。通过对真实数据加上随机误差进行仿真试验验证,结果表明,该方法能够解决四站无解及定位模糊问题,同时提高了对目标辐射源的定位精度,并十分适用于工程实现。     

一种基于冗余基线的时差定位去模糊方法

多站时差定位系统对高重频脉冲模式辐射源会出现定位模糊甚至无法定位,严重影响了侦察定位系统的功能实现。论述了无源时差定位原理,指出脉冲重复间隔小于定位基线时间窗是造成时差定位模糊的主要原因,从而提出通过增加定位副站,基于冗余基线方法实现辐射源的定位,得出增加冗余基线方法能实现定位去模糊,有效改善时差定位系统的目标模式的适应性。     

三站时差定位目标在终端电子海图上的一种显示方法

介绍了三站时差定位目标在终端电子海图的一种显示方法,阐述了三站时差定位模型的建立方法,分析了定位结果的误差,说明了该模型自身的特点及其进行时差定位的适用范围,提出了一种目标航迹形成的方法,并展示了终端电子海图如何对定位目标进行有效显示。     

无规则分布多站时差定位方法研究

提出了一种在难以获得TDOA测量值误差的先验信息时多基站无规则分布下的时差定位方法——多站组合定位方法。通过将基站分组,利用每组基站的定位结果情况,分为无模糊解、模糊解、无解三类进行处理,计算每类中每组基站的TDOA计算值与TDOA测量值之间的残差为其加权系数,采用不同类的数据组合方法,最终得到定位结果。仿真实验验证了该方法的有效性。     

无源时差定位系统中的无解问题研究

本文探讨了平面三站时差定位系统的无解区域,得出了其分布与布站及噪声强度的关系,对三维四站时差定位系统空间无解区域与噪声强度的相互关系进行了研究,并提供了一些解决方法。     

基于余弦定理的无源测向测时差定位方法北大核心CSCD

针对两站测向测时差三维目标定位的一般情况,为克服传统解析算法的定位模糊问题,提出了一种基于余弦定理的定位求解方法。该算法在时差和角度信息均可获得的情况下,根据侦察平台和目标在三维空间中的相对几何关系,利用余弦定理给出了无模糊的目标位置解析解。进一步,为充分利用侦察平台冗余的观测信息、提高定位精度,采用简化的加权最小二乘方法对根据不同观测信息解算得到的目标位置估计值进行融合,提出了一种实用的测向测时差融合定位算法。数值仿真验证了所提出的定位求解算法的有效性。     

对运动高重频辐射源的三星时差跟踪算法

本文针对三星对高脉冲重复频率(high pulse repetition frequency, HPRF)运动辐射源进行时差(time difference of arrival, TDOA)跟踪时出现时差模糊的问题,提出了一种基于多次观测滤波的时差跟踪解模糊算法。本文首先给出时差模糊的数学模型,其中包括分析模糊时差出现的原因、介绍时差窗和模糊时差数的计算方法和将模糊时差用高斯混合模型（Gaussian mixed model,GMM）逼近。之后利用三星时差定位得到所有模糊的滤波初始值,接着利用容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter , CKF)结合高斯和滤波(Gaussian sum, GS)算法在模糊时差观测下对辐射源进行跟踪,每次滤波之后删除权值较小的高斯成分来减小计算量,取最后一次滤波结果的加权平均作为最终输出。实验表明本文算法相较于其他解模糊方法可以更好地解时差模糊。      

一种局部参考坐标系下的三站时差定位算法

论文针对三站时差定位计算过程中,会出现多解及选解模糊的情况,对一种通过低空基准平台对海地面或近地目标进行探测定位的三站无源时差定位算法进行研究。基于高精度的WGS-84地球模型,提出建立一种基于空中基准站覆盖区域的局部参考坐标系。在该坐标系下,通过坐标变换和近似处理,降低了时差方程中目标点在三维直角坐标系下未知坐标的维数,从而可按照一般三个基准站计算二维坐标的定位算法完成对目标点的三维定位,求解与判断较为容易,保证了计算结果的稳定性。然后通过迭代运算,进一步提高计算结果的精度。通过坐标反变换（线性变换）,可得到目标点在大地坐标系下的定位结果。仿真结果显示,对于我们所关心的目标区域,该算法因为避免了求解四次方程,并且运算过程中各坐标分量的几何意义明显,易于选解,从而解决了三站时差定位计算中常存在的定位模糊问题。该方法无需辅助其它测量信息（如测方位角等）,仿真运算中不存在选解错误的情况,其定位精度满足应用需求。      

利用TDOA相关系数的ADS-B欺骗式干扰检测

目前,为了检测飞机位置异常点,已安装的ADS-B系统通过比较飞机广播位置与两个基站计算获得的TDOA(Time Difference of Arrival,TDOA)和由两基站实际接收信号的TDOA来达到目的,该方法简单,但性能受基站同步误差和飞机报告位置误差影响较大。本文提出了一种利用TDOA相关系数的ADS-B欺骗式干扰检测方法,同样使用两个基站来接收ADS-B信号,首先根据飞机报告的位置和两基站的位置计算信号到达两基站的TDOA,然后通过两基站接收信号时刻计算TDOA,集合同一架飞机的各个航迹点,则得到一组由报文计算的时间差和一组由基站计算得到的时间差,最后通过两组时间差的相关系数来识别真实目标和欺骗干扰。本文方法不需要反推飞机位置,对基站同步误差和飞机报告位置误差稳健。仿真实验验证了方法的有效性。      

窄带跳频信号的无模糊时差估计算法

针对跳频信号的高精度时差估计问题,分析了跳频信号相关函数的模糊特性,提出了基于多跳相干积累的跳频信号时差估计方法.多跳相关函数中存在周期副峰,将导致时差估计出现周期模糊,提出了两种消除模糊的方法——单跳时差平均法与相关函数包络拟合法.两种方法获得的时差粗值可以确定在相关主峰附近小范围精确搜索的搜索区间,在此区间内进行时差估计可以消除周期模糊.单跳时差平均法通过对单跳时差估计进行非相干平均获得时差粗值.相关函数包络拟合法通过搜索到的多个周期峰值,进行包络拟合获得时差粗值.仿真表明,两种算法性能明显优于常规的互模糊函数法,均能降低无模糊时差估计对相关输出信噪比的要求,提高无模糊时差估计所要求的频率间隔.相关函数包络拟合法性能更优,但运算量更大.     

一种低轨双星高脉冲重复频率雷达信号的定位模糊消除算法

针对低轨(LEO)双星到达时间差(TDOA)定位系统中雷达信号的定位模糊问题,该文分析了高重频信号的模糊特性,演示了虚假定位点的产生过程,提出一种基于时差序列变化趋势匹配(VTMT)的定位模糊消除算法。在测量时差序列与定位结果对应的理论时差序列之间的残差近似服从正态分布的条件下,通过两个序列的欧式距离作为相似程度衡量依据,筛选出测量时差线与理论时差线最为接近的定位点作为目标辐射源真实位置。校验台测试信号验证了该算法的有效性。仿真结果表明,该算法能够显著提高无模糊定位概率,对长基线时差定位系统中雷达信号的定位具有较高的应用价值。     

Average performance analysis of circular and hyperbolic geolocation

A comparative performance analysis of four geolocation methods in terms of their theoretical root mean square positioning errors is provided. Comparison is established in two different ways: strict and average. In the strict type, methods are examined for a particular geometric configuration of base stations (BSs) with respect to mobile position, which determines a given noise profile affecting the respective time-of-arrival (TOA) or time-difference-of-arrival (TDOA) estimates. In the average type, methods are evaluated in terms of the expected covariance matrix of the position error over an ensemble of random geometries, so that comparison is geometry independent. Exact semianalytical equations and associated lower bounds (depending solely on the noise profile) are obtained for the average covariance matrix of the position error in terms of the so-called information matrix specific to each geolocation method. Statistical channel models inferred from field trials are used to define realistic prior probabilities for the random geometries. A final evaluation provides extensive results relating the expected position error to channel model parameters and the number of base stations.