多元外辐射源单站时差定位技术

针对传统单站无法实现时差定位、多站定位布站选址困难的情况,提出了一种利用多元外辐射源实现单站时差定位的方法,并推导了定位算法和详细流程。基于几何精度因子(GDOP)方法分析了不同时差测量精度、基线长度、布站方式对定位精度的影响。利用Monte-Carlo仿真验证了定位算法的有效性,也说明了这种利用多元外辐射源定位新思路的可行性。仿真结果表明,该定位方法在长基线、Y型布站时定位精度最高,相比均采用地面外辐射源定位,利用卫星与地面外辐射源结合的方式可以使三维定位精度提高10倍以上。     

传感器网络节点定位精度的几何稀释分析

通过分析时间到达(Time of Arrival,TOA)算法的定位原理,利用定位精度的几何稀释(Geometrical Dilution ofPrecision,GDOP),描述定位误差与锚节点群几何布局关系,并给出基于测距的算法中GDOP的计算方法。采用蒙特卡罗仿真方法,仿真次数100,设定锚节点的测距误差相同,取锚节点数为3、5,对基于锚节点群内点、外点的未知节点定位误差的归一化GDOP值和GDOP均值求解,结合质心算法原理,验证了自身节点定位精度与确定该节点位置的锚节点的几何关系密切相关,得到锚节点群内点定位精度高的结论。     

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。     

多站时差定位技术研究

给出了运动辐射源多站三维时差定位的算法模型和定位误差模型。并针对4种站址布局情况，初步计算了定位精度与布站的关系，给出了各种定位精度曲线仿真结果。     

一种低轨双星窄带信号定位方法

针对低轨双星系统对窄带辐射源无源定位的应用场景,基于双星观测到的辐射源到达频率差,提出了一种多次频差测量联合估计辐射源位置的方法。详细描述了算法原理、算法处理步骤,并通过计算机仿真分析了信号频率、频差测量误差、观测时长等因素对定位精度的影响。仿真分析表明,在观测时间大于20 s、频差测量精度0.1 Hz时,该方法定位精度优于1.5 km,具有较强的工程应用价值。     

基于到达时间和方位角的固定单站无源定位仿真分析

基于辐射源的信号到达时间(TOA)和到达方向(DOA)信息,利用修正增益扩展卡尔曼滤波方法,对固定单站侦察设备的空中和海上目标进行无源定位,仿真计算验证算法的有效性.     

三站时差定位系统观测站构型研究

针对三站对雷达辐射源测时差定位系统,提出了用"站间构型测度"分析构型对定位精度影响的方法,推导了几何精度稀释因子(GDOP)与三站构成的三角形面积的显式表达式并通过仿真分析了构型对定位精度的影响;文中提出了站间编队构型优化设计准则,为提高三站定位系统的定位精度提供了理论依据.     

低轨双星无源探测系统对运动辐射源的快速检测算法

针对时频差体制的低轨圆轨道双星无源探测系统不能对运动辐射源进行定位和辐射源是否运动进行判别问题,提出了一种通过单次观测实现运动辐射源定位与运动性判别的快速算法。该算法利用信号到达角与信号达到时差联合定位结果,结合信号到达频差对平行于大地水准面的匀速运动目标进行运动性检测,使系统在观测量存在误差条件下仍能有效进行目标运动性判别。将其应用到低轨双星无源探测系统中,仿真结果表明算法对速度大于60 m/s以上的辐射源具备优于95%的正确检测概率。     

基于TOA的传感器网络定位误差几何分布研究

无线传感器网络中,自身节点定位精度与确定该节点位置的锚节点的几何关系密切相关。分析了TOA算法的定位原理,引入了GDOP描述定位误差与锚节点群几何布局关系,并给出了基于测距的算法中GDOP的计算方法。通过场景分析,结合质心算法原理,提出锚节点群内点定位精度高,仿真验证了结论。     

多基站无源定位技术在区域定位网络中的应用

多站时差定位是一种较精确的定位方法，它通过处理三个或三个以上测量站采集的信号到达时间来对辐射源定位。文中论述了多站时差无源定位的基本原理，提出了以TDOA多基站小区无源定位系统为基础构建区域定位网络的方案。论述了时差双基无源定位的基本原理，以及小区定位系统的几何布站，地面观测站对空中平台的实时精确定位算法，同步技术，区域组网与越区切换等主要问题的实现方案。     

双站方位时差定位系统精度分析

针对测向定位精度低,时差定位需要3个接收站以及精确时统的要求,提出方位时差联合定位体制。首先建立双站方位时差联合定位数学模型,列举测量方程组,分析方位线与时差线的交会性能,并提供解析解。然后在具体的模拟场景中,绘制了定位误差的分布效果图,根据直观特征,总结了方位时差联合定位系统的误差分布规律。又从测量方程组出发,通过微分关系,推导出理论定位精度几何稀释,并分析2种特殊情形下的定位效果。最后提供3种定位体制的定位误差对比数据,对实际工程应用中的布站设计具有指导意义。     

五站时差无源定位及其精度分析

在推导五站时差无源定位和定位精度的基础上,重点分析了正方形、Y形、T形、五边形等典型五站布站的定位精度;分析了布站基线长度、布站高度等因素对定位精度的影响;分析了空间机载无源侦察系统的四种不同布站方式的定位精度.仿真结果表明,五站时差无源定位精度与布站方式密切相关,工程应用应根据不同需求选择适合的方案.     

Moving‐Target Tracking Based on Particle Filter with TDOA/FDOA Measurements

In this letter, we propose a moving‐target tracking algorithm based on a particle filter that uses the time difference of arrival (TDOA)/frequency difference of arrival (FDOA) measurements acquired by distributed sensors. It is shown that the performance of the proposed algorithm, based on the particle filter, outperforms the one based on the extended Kalman filter. The use of both the TDOA and FDOA measurements is shown to be effective in the moving‐target tracking. It is proven that the particle filter deals with the nonlinear nature of the moving‐target tracking problem successfully.     

同轨双站宽带信号源位置点成像定位算法

针对已知高度宽带信号源的无源定位问题,借鉴SAR成像原理和直接定位法思想,提出一种利用到达差时间(TDOA)和到达频率(FDOA)信息的位置点成像无源定位算法。采样时将观测时间划分为快时间和慢时间,在快时间域估计TDOA,慢时间域估计FDOA。首先分析了同轨双站构型下距离差走动,然后利用观测区域中心位置对观测时间内各脉冲TDOA进行校正,再通过二维傅里叶变换得到TDOA和FDOA,并将联合估计得到TDOA和FDOA通过几何关系映射得到目标位置。仿真实验表明了本文算法的有效性,且不需要进行信号分选和参数配对,适用于观测不可区分多目标辐射源定位问题,具有高精度和超分辨特性。     

基于G-N迭代的双星时频差定位融合算法

双星时差（Time Difference of Arrival,TDOA）频差（Frequency Difference of Arrival,FDOA）定位系统在过顶期间可多次截获到辐射源信号并进行定位,将不同时刻观测的多组时差频差和高程信息融合可以提高定位精度。本文算法将辐射源高程信息建模为双星时差频差定位融合的观测量之一,并提出了一种基于高斯-牛顿（Gauss-Newton,G-N）迭代的双星时差频差定位融合算法。最后通过实验仿真将本文所提算法与理论最优单次定位结果、直接平均和加权平均等位置合批处理方法进行比较,实验结果表明本文算法相较于其他位置合批处理方法具有更优越的性能。     

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.     

用于双星时差频差定位体制的宽频接收机设计

针对双星时差频差定位体制要求,提出了一种宽频带接收机设计方法。介绍了整机架构设计方案和模块划分方法。重点阐述了影响双星时频差体制定位精度的关键指标:时延差一致性、频率差一致性、幅度差一致性的工程实现方式及各项技术指标的加速老化试验方式。接收机测试结果表明,接收机时延差一致性优于1.54 ns、频率差一致性优于1 Hz、幅度差一致性优于0.5 dB。并通过老化试验验证接收机指标变化情况满足在轨5年实际工程应用需求。     

Positioning performance analysis of the time sum of arrival algorithm with error features

The theoretical positioning accuracy of multilateration (MLAT) with the time difference of arrival (TDOA) algorithm is very high. However, there are some problems in practical applications. Here we analyze the location performance of the time sum of arrival (TSOA) algorithm from the root mean square error (RMSE) and geometric dilution of precision (GDOP) in additive white Gaussian noise (AWGN) environment. The TSOA localization model is constructed. Using it, the distribution of location ambiguity region is presented with 4-base stations. And then, the location performance analysis is started from the 4-base stations with calculating the RMSE and GDOP variation. Subsequently, when the location parameters are changed in number of base stations, base station layout and so on, the performance changing patterns of the TSOA location algorithm are shown. So, the TSOA location characteristics and performance are revealed. From the RMSE and GDOP state changing trend, the anti-noise performance and robustness of the TSOA localization algorithm are proved. The TSOA anti-noise performance will be used for reducing the blind-zone and the false location rate of MLAT systems.     

基于双星TDOA和主星DOA的空中动目标联合定位技术

现有基于星载的空中动目标定位方法工程实现复杂度与代价过大,本文提出了一种应用于空中动目标定位的新型双星定位技术,联合双星到达时差信息（TDOA）和主星来波方向信息（DOA）可以获得目标的三维定位.通过矢量求解方法,建立了空中动目标定位的数学模型.同时,在考虑多种误差因素的前提下,建立了用于Monte Carlo分析的定位误差模型.最后,以空间站及其辅星作为应用场景进行了算例仿真.结果表明该技术能够实现空中动目标的地面航迹和三维位置的精确估计,可应用于空间站与卫星联合的空中动目标联合定位系统.     

基于双麦克风的2维平面定位算法

基于麦克风阵列的声源定位技术受到了越来越多的关注。在视频会议、助听器、免提电话系统中,声源定位被用于检测说话人的位置信息来自动调节摄像头,或者形成波束。在各种声源定位方法中,基于到达时间差(time delay of arrival,TDOA)估计的双步定位算法是普遍采用的一种行之有效的方法。Birchfield从能量的角度出发提出了一种基于双耳电平差(interaural level difference,ILD)的双步定位算法,它通过检测多个麦克风对所接收到的信号能量比来确定声源的位置。然而,所有的这些方法如果要确定出声源在二维平面内的位置坐标,都至少需要三个麦克风。针对这一问题,本文提出了一种基于双麦克风的二维平面定位算法,类似于人的双耳定位原理,我们通过同时估计声源到达两个麦克风的能量比和时延信息,来达到定位的目的,而进一步推导出的闭合解可以用于实时地跟踪运动声源。最后的仿真结果证明了这一算法在一般的混响条件下都可以获得好的结果,然而它减小了阵列的尺寸,这对于体积受限的通信设备来说具有极大的吸引力。