三维时差频差定位算法研究

针对目前双机时差频差算法二维定位精度低的问题,提出了一种三维空间双机时差频差定位算法。建立了三维空间中时差方程、频差方程和地球椭球方程的定位方程组,利用高斯—牛顿迭代法求解目标的位置。理论分析了三维空间中双机时差频差定位算法的几何稀释精度(GDOP),仿真试验分析了时差误差和频差误差对定位的影响,验证了三维空间双机时差频差定位算法能够满足工程实践的定位需求。     

提高时差定位精度的方法

通过对时差定位原理和时差定位误差分布的分析,找出影响时差定位精度的几个方面;从影响时差定位精度因素的源头入手,研究如何提高时差测量精度,以及多套时差定位系统组网后提高定位精度的方法,摸索出能够进一步提高时差定位精度的解决之道。     

基于时差的同类辐射源信号分选定位方法

多站电子侦察系统中,多个观测站接收到的脉冲信号的时差信息可用于信号分选和定位。但当多个参数相近的同类辐射源信号在时域和频域都混叠在一起时,会得到大量虚假时差信息。该文结合目标位置信息场定位法,提出基于时差的同类辐射源信号分选定位方法。该方法首先利用时差窗先验信息,将主站与副站的脉冲进行时差和参数匹配提取同类辐射源的时差信息,然后对得到的所有时差利用目标位置信息场定位法确定目标数目和位置,最后利用定位结果确定真实时差,剔除虚假时差,完成信号分选和目标精确定位。仿真实验验证了该方法的有效性和实用性。     

基于多站的时差和多普勒频差联合定位

讨论了多基站无源雷达的时差和多普勒频移定位算法。给出了时差和多普勒频差联合定位算法,并应用基于Gauss-Newton的批处理方法进行求解,提高定位精度。仿真结果表明,时差-多普勒频移联合定位对定位精度的提高有效可行,也克服了时差定位解模糊的问题。     

无源到达时差定位技术分析

描述了无源定位技术的特性,分析了时差定位技术在二维平面和三维空间的基本原理,对时差定位精度进行了公式推导,对站址布局引起的时差定位误差进行了说明,概述了无源定位技术的发展趋势。     

四站时差空间定位与三站时差加俯仰角空间定位解析解法

本语文研究了四站时差空间定位与三站时差加俯仰角空间定位求解问题。分别给出了求解析解方法及解析解。解决了采用四站时差进行空间定位时应注意的布站问题；解决了采用三站时差加俯仰角进行空间定位时，无定位解的条件和两个定位解取舍问题。     

基于铷原子钟的时差定位技术研究

针对当前时差定位系统中存在时间测量误差较大的问题,提出了基于高性能铷原子钟的时差定位技术,介绍了时差定位的模型、铷原子钟的工作原理和性能指标,并分别对传统时差定位系统和基于铷原子钟的时差定位系统的定位精度进行了仿真计算,结果显示基于铷原子钟的时差定位系统的定位精度较传统时差定位系统的定位精度提高了9倍多.     

基于多通道矢量信号源的时差定位系统性能测试

时差定位系统测试是系统性能评估的重要组成部分。为了测试时差定位系统复杂电磁信号环境适应性,可以采用半实物仿真测试模式构建多辐射源和多路径信号环境。利用多通道矢量信号源模拟产生某定位场景下各基站的接收信号,用于时差定位系统测试。文中介绍了利用R&S 公司的双通道SMW200A 和两个SGS100A 矢量信号发生器构建四站时差定位测试环境,用于测试四站时差定位系统的时差测量精度、时差定位精度、复杂电磁信号环境适应性等系统性能参数。     

短基线时差无源定位方法研究

由于短基线时差无源定位受到辐射源目标到达时间测量精度和多站间定位精度的影响,使得短基线时差无源定位精度比长基线情况要差。本文研究了短基线时差无源定位的滤波算法,推导了时差定位的推广Kalman滤波算法公式。仿真结果表明,该算法可有效提高短基线情况下的时差无源定位精度。     

三站时差定位下的目标时差与高度关系研究

三站时差定位由于已知参数的限制,无法对目标进行三维定位。对于存在一定高度的目标,未知其高度,必然会影响三站时差定位的精度,知道其高度,会提高三站时差定位的精度。鉴于此,文中通过实际目标的先验经纬度信息,研究在不同高度层下,目标的真实时差分布规律。分析三站时差定位系统测得的时差分布规律,并与真实时差分布规律作对比,估算出目标的高度。     

多舰协同侦察的无源测向时差定位方法

实现空中目标的无源时差定位一般至少需要4站,而测向交叉定位只能对平面目标进行定位,文中提出了改进型的无源测向时差定位方法.该方法在测向定位的基础上增加了目标到达舰载侦察雷达的时差信息,两舰之间通过测向交叉和时差计算能实现对目标的定位,通过两两配对则可以获得多组目标位置的测量结果,然后对这些结果进行简化加权最小二乘点估计,从而获得一个比较理想的定位结果.最后,根据不同的舰艇编队队形情况进行三舰测向时差定位的GDOP分析,并对仿真结果进行了分析.     

基于多重分选的脉冲配对时差检测

大基线时差定位具有定位快、精度高的优点,但大基线各定位站接收到的脉冲序列之间的时延变大,各基线时差测定的难度增加,因此如何准确实现各基线之间脉冲序列配对成了大基线时差测定的关键。在分析时差定位原理的基础上,研究了时差定位中相同序列脉冲多重分选及检测方法,分析了非周期脉冲重复间隔（PRI）和具有骨架或固定PRI对脉冲配对模糊性,给出一种基于多重分选的脉冲序列的分选配对方法,并针对模糊性进行定量分析,说明该脉冲序列多重分选配对方法在时差定位中的有效性。     

Hybrid TDOA/AOA mobile user location for wideband CDMA cellularsystems

This paper proposes a mobile user location scheme for wideband code-division multiple-access (CDMA) wireless communication systems. To achieve high location accuracy and low cost of the mobile receiver, the location scheme combines the time difference of arrival (TDOA) measurements from the forward link pilot signals with the angle of arrival (AOA) measurement from the reverse link pilot signal. High chip rates in wideband CDMA systems facilitate accurate TDOA measurements, and a smart antenna used at the home base station (BS) can provide accurate AOA measurement in a macrocell environment. A two-step least square location estimator is developed based on a linear form of the AOA equation in the small error region. Numerical results demonstrate that the proposed hybrid TDOA/AOA location scheme gives a much higher location accuracy than TDOA only location, when the number of base stations is small and/or when the TDOA measurements have a relatively poor accuracy     

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。     

基于TDOA/FDOA多星联合定位误差与卫星构型分析

针对多星定位系统对地面静态目标的无源定位误差分析问题,运用Fisher信息矩阵、Taylor级数、矩阵理论和统计理论,综合考虑时差、频差、卫星位置误差以及卫星速度误差,推导了到达时间差（time difference of arrival,TDOA）/到达频率差（frequency difference of arrival,FDOA）联合定位误差克拉美·罗界（Cramer-Rao lower bound,CRLB）的简单表达式,以及三星单独TDOA定位误差的CRLB,进而给出了避免TDOA定位盲区的良好卫星构型设计的充分条件.理论分析与仿真结果表明:在单独TDOA定位场景下良好的构型能完全消除定位盲区,定位精度随主星-星下点连线与主星-副星连线的夹角逼近90°而逐渐提高;通过引入FDOA与TDOA联合定位也能有效避免定位盲区,提高定位精度.     

基于时差序列的多机无源定位算法研究

多站时差序列定位法是一种针对脉冲辐射源的无源定位方法,它是利用短时间内获得的大量时差信息进行定位。文中基于时差序列的定位体制,提出了2个实用的多机定位算法。在目标脉冲波束扫过我方飞行编队的短时间内,将载机位置近似为常值,从而可以使用能够瞬时定位的两步加权最小二乘算法,当测量误差比较大时,采用最大似然法进一步提高定位精度。仿真结果表明,文中提出的基于时差序列的多机定位算法能够达到较高的定位精度,具有很好的工程实用价值。     

一种改进的NLOS环境下的TDOA/AOA混合定位算法

在蜂窝移动通信系统中,利用基站测量的到达时间差(TDOA)和电波到达角(AOA)的混合定位方法能够比传统的TDOA方法提供更高的定位精度。但是在非视距(NLOS)条件下,当AOA的测量误差超过一定值时,定位的误差仍然很大。该文根据NLOS传播环境下附加传播时延服从指数分布的特性,估计附加时延的均值和方差,对TDOA测量值进行重构,再以AOA方法进行辅助定位。仿真结果表明,该算法能显著提高传统的TDOA和TDOA/AOA方法在NLOS传播环境下的定位精度。     

一种TDOA/AOA混合定位算法及其性能分析

在蜂窝移动通信系统中，智能天线阵列的应用使得服务基站（BS）能提供较准确的移动台（MS）电波到达角（AOA）测量值，从而可以用于对移动台的定位估计，文中对文献[1]的电波到达时间差（TDOA）定位算法进行了改进，提出了一种既能继承原算法的优良性能，又可充分利用AOA测量值信息提高定位性能的TDOA/AOA混合定位算法，该算法还具有解析表达式解。仿真结果表明，只要AOA测量值达到一定精度，该算法就能取得比文献[1]的单纯TDOA定位算法更好的性能。     

一种基于TDOA重构的蜂窝网定位服务NLOS误差消除方法

在非视距传播(NLOS)环境中，到达时间差(TDOA)测量值受NLOS误差的影响而产生偏差^[1]，使得Chan算法^[2]的定位性能显著下降。基于NLOS误差的先验信息，利用平均超量时延和均方根时延扩展之间的关系，本文为基于移动台(MS)的定位方案提出了一种建立在TDOA测量值重构和Chan算法基础上的改进算法，使得平均超量时延的影响显著下降。分析和仿真结果表明，与Chan算法相比，该算法的定位性能显著提高。     

利用三星时频差的运动辐射源定位与测速方法

针对高轨三星无源定位系统对空中恒定高度运动目标探测的应用场景,提出了一种利用信号到达时差( TDOA)、到达频率差( FDOA)的无源定位与测速方法。详细描述了算法原理、算法处理步骤,利用STK( Satellite Tool Kit)软件结合计算机仿真,分析了时差测量误差、频差测量误差、高程估计误差对定位精度与测速精度的影响。该方法定位精度与测速精度较高,具有一定的工程应用价值。