未知信号传播速度的TDOA定位方法研究

研究了未知信号传播速度时的到达时间差(Time-Difference-Of-Arrival, TDOA)定位问题,提出两种联合估计信号传播速度和目标位置的定位方法。第一种方法为两步加权最小二乘方法。在该方法中,首先不考虑变量之间关系,得到一个关于未知变量的初始加权最小二乘估计。为改进第一步估计的性能,第二步考虑第一步估计中变量之间的关系,将其转换为一个标准的广义信赖域子问题,最终获得更高精度的估计性能。第二种方法为半正定松弛方法,通过构建非线性非凸加权最小二乘问题,然后利用半正定松弛技术将其松弛为凸的半正定规划问题,容易求解。仿真结果表明,所提两种方法均能够在高斯噪声下,且噪声不太大时达到克拉美-罗界。     

基于改进TDOA的近场声源鲁棒定位方法研究

针对不同噪声及信噪比条件下,传统进场声源定位精度低、计算复杂度高的问题,提出一种基于改进的时间到达差(TDOA)近场声源鲁棒定位方法。利用传统FIR维纳滤波器对含噪语音信号进行预处理,增强信噪比,并在频域计算TDOA值;采用空域收缩迭代最小二乘算法取代传统的LS算法进行拟合,计算近场声源位置信息。仿真结果表明,在不同噪声和信噪比条件下,该方法在降低运算量的同时,有效提升了定位精度。     

基于TDOA的空间定位算法

随着第三代(3G)移动通信的发展和美国E911规定的颁布,蜂窝网络移动台(MS)无线定位技术得到了越来越广泛的注视.该服务能够提供有关移动台位置的信息,因此在很多领域有着重要的应用.提出了一种基于到达时间差(TDOA)的三维定位算法.其主要思想是用一新变量代替定位估计中的二次项,把非线性估计转化为两次WLS(加权最小二乘)线性估计.此算法结构简单,计算量较小.通过模拟仿真,结果证明了该算法的有效性.     

利用外辐射源的TDOA和FDOA目标定位算法

针对单站外辐射源条件下的目标定位问题,提出了一种基于最大似然的时差-频差联合定位算法。首先根据时差和频差的观测方程,构建目标位置和速度的最大似然估计模型。然后采用牛顿迭代算法对最大似然估计模型求解,得到目标位置和速度估计。最后,推导了算法的克拉美罗界和理论误差,并证明了二者相等。仿真结果表明,算法定位精度高于两步加权最小二乘算法和约束总体最小二乘算法,在测量误差较高时仍能达到克拉美罗界。通过对系统几何精度因子图的分析,确定目标及外辐射源数量和位置也是影响定位精度的重要因素。     

移动干扰源双星TDOA/FDOA定位方法研究

为准确给出移动干扰源的位置与速度,依据多普勒频移原理分别计算了干扰源经主星、邻星链路到达观测站的频率,并由此给出了频率差(FDOA)与时间差(TDOA)表达式,利用FDOA、TDOA表达式以及移动干扰源的位置关系建立了移动干扰源双星定位模型。利用最小二乘法给出了模型计算方法与步骤,最后通过实例计算验证了模型的有效性。     

Chan定位算法在三维空间定位中的应用

对基于TOA/TDOA无线定位算法进行了研究和比较,分析了基于TOA的精确测距技术.针对现有的定位算法通常是二维形式的问题,在Chinl定位算法基础上推导了Chan算法的三维形式,提出了一种基于TOA的三维空间定位算法.算法的主要思想足两次使用加权最小二乘法(WLS)得到初始解,利用初始解将非线性定位方程组线性化,最终得到位置估计.仿真结果表明该算法结构简单,精度较高,有较强的理论参考价值.     

LEO卫星TDOA/DOA定位性能分析

随着以“星链”卫星为代表的低轨（LEO）互联网卫星系统的快速发展,星载相控阵列天线的应用数量飞速增长,未来LEO互联网卫星便于提供星载电磁波到达方向（DOA）检测能力。卫星覆盖区内的非法干扰进行定位排查,是未来互联网卫星系统正常运维的重要保障。目前常用的双星到达时差（TDOA）/到达频差（FDOA）定位体制存在定位误差显著增大的“定位盲区”造成盲区内的干扰源无法定位的问题,提出了一种基于加权最小二乘约束优化模型的TDOA/DOA双星干扰源定位技术体制。分析了几何稀释精度因子（GDOP）的定位误差,仿真实验表明该定位方法具有不存在“定位盲区”的优点,在经纬度张角为4°×4°的波束范围内定位误差小于0.2 km,定位误差的地理平均为0.112 km,满足非法干扰定位排查的应用需求。通过定位解算的根均方差（RMSE）的蒙特卡洛方法,验证了GDOP误差精度。该定位方法的定位误差地理稳定性优于目前常规的双星TDOA/FDOA定位算法。     

基于Elman神经网络的TDOA定位算法

针对Chan定位算法在非视距(NLOS)环境下定位性能差的缺点,提出一种基于Elman神经网络的Chan定位算法,利用Elman神经网络的动态递归特性以及强大的非线性映射逼近能力,对NLOS误差进行修正,再利用Chan算法定位。仿真结果表明,在NLOS误差较大的环境下该算法仍具有良好的定位精度,性能优于Chan算法和泰勒级数展开法。     

基于最小二乘与Taylor级数展开的新型混合定位方法

针对广播式自动相关监视系统中的虚假目标识别问题,采用一种到达时间差与到达时间和2种定位方法相结合的新型混合定位方法,获取目标真实空间位置,将其与自动相关监视报文中的位置数据进行比对来判断虚假目标。为使混合定位更加精确与快速,利用最小二乘法对目标初始定位,再将其作为Taylor级数展开迭代的初值,精确估计目标位置。模拟仿真结果表明,混合定位方法解决了Taylor级数展开算法中结果可能不收敛的问题,且在相同地面站布局条件下,其精度和稳定性较传统到达时间差定位方法更高。     

一种新的星载TDOA/FDOA/AOA联合定位算法

针对双星时频差定位体制在星下轨迹附近区域存在定位盲区的问题,提出一种单星二维干涉仪测向（AOA）与双星到达时差（TDOA）/到达频差（FDOA）联合定位方法。采用更精确的WGS_84地球模型,通过构造子空间基矢量恒等式以及地球表面约束获取联合观测的伪线性定位方程,实现了双星TDOA/FDOA/AOA联合高精度定位。在相同场景下将时频差定位算法和提出的联合定位算法进行比较,仿真结果表明该算法可缓解时频差定位盲区缺陷,星下轨迹附近区域的定位精度可至少提升两倍以上。     

一种稳健的TDOA无源定位方法及其性能分析

文中提出了一种利用时延信息的基于归一化约束总体最小二乘法(regularized CTLS)的定位算法,将时延量测的非线性方程转换成目标状态量的线性方程,将真实时延信息方程利用一阶Taylor展开转化为量测时延信息加上线性的噪声信息方程,从而可以利用RCTLS的方法对定位方程求解.分析了定位误差,并根据MSE最小原则,进而选取最优的加权因子,使得该算法具有更佳的定位性能,计算机仿真结果验证了该算法的可行性与有效性.最后是附录,给出了定位的CRB界与定位的GDOP图.     

基于飞行理论萤火虫算法的TDOA与GROA定位机制

节点定位是无线传感器网络中最为关键的一项技术。针对无源定位的问题,提出一种到达时间差(TDOA)和到达信号增益比(GROA)联合定位算法,并且采用飞行机制的萤火虫算法(GSO)来求得最终结果。结合TDOA和GROA定位模型,引入辅助变量将方程伪线性化,然后采用修正两步加权最小二乘算法(TSWLS)来进行求解。并且在不影响收敛速度和精度的前提下,采用带有飞行机制的GSO算法来寻求目标定位的最优解,克服粒子群算法易陷入局部最优的缺点。仿真结果表明,该算法相比较TDOA算法而言,定位精度提高了23 dB,并且具有相对较高和较稳定的定位精度。     

非线性多功能传感器信号重构的抗差估计方法研究

在非线性多功能传感器的信号重构过程中,训练样本集不可避免地夹杂粗差数据。为了得到既有较强抗差性又有较高效率的估值,采用抗差最小二乘法在粗差干扰条件下进行参数估计。抗差最小二乘估计通过等价权把抗差估计原理与加权最小二乘形式结合在一起,因此在抵抗粗差的同时保持了最小二乘法的优点。非线性信号重构的粗差抑制结果表明,抗差最小二乘法计算速度快,且具有良好的抗粗差能力和收敛可靠性。     

三维传感网空间RSS与AOA混合测量的精确定位方法

由于位置坐标参数的增加,三维传感网空间的定位难度较二维平面有所增大.单一的依靠接收信号强度(RSS)确定节点位置坐标的方法将使定位的不确定性增加,定位误差也较大.新型的阵列与智能天线的出现为节点间的到达角度(AOA)测量提供了方便,为此本文提出了一种三维传感网空间RSS与AOA混合测量的精确定位方法.将采用混合测量建立的非线性优化模型转化为线性方程,分别提出了节点位置坐标估计的非约束线性最小二乘(ULLS)及约束线性最小二乘(CLLS)方法.仿真测试了所设计算法的有效性,分析了不同测量噪声对位置坐标估计误差的影响.仿真表明所设计的ULLS和CLLS方法的计算速度快,相比于ULLS方法,采用约束后的CLLS方法的定位误差更小.在较小测量噪声范围内,ULLS和CLLS估计方法具有较高的稳定性和定位精度.     

基于抗差估计方法的WSN节点定位算法研究

针对无线传感器网络在实际应用中,节点间测距结果往往含有粗差,并会严重影响未知节点坐标估计值的准确性和可靠性这一问题,引入抗差估计理论,采用IGGⅢ权因子函数,设计了一种基于抗差估计的节点定位算法。该算法能对含有不同幅度的测量误差分别采取保权、降权和淘汰等相应处理,明显提高定位精度。仿真实验表明:在无粗差的情况下,本文算法与经典最小二乘定位算法的定位效果保持了良好的等效性;在含有粗差的情况下,本文算法借助于选择的阈值,对不同的粗差采取剔除以及降权等适当处理,比经典最小二乘定位取得了更高的定位精度,保证了估计结果的无偏性,体现出良好的抗差性能。     

电磁定位耦合信号提取方法研究

电磁定位系统中,正弦耦合信号提取是关键,其结果将直接影响定位精度.在多频正弦信号耦合系统中,由于电子元器件和系统误差等原因,会导致信号频率有偏差,而且可能存在饱和畸变,对参数提取造成了困难.基于最小二乘法原理和频率逼近思想,提出一种用于有频偏的多频率有饱和正弦信号幅值和相位的提取方法.该方法在有饱和畸变的正弦信号中提取未饱和的样本,通过最小二乘法拟合计算,估计信号参数,然后改变信号频率逐渐逼近最佳频率,使得误差平方和最小,从而提取准确参数.仿真分析了噪声、信号饱和程度和采样点数对参数提取的影响.最后通过实验验证了该方法的有效性和实用性.     

基于TDOA的室内超声波定位方法的改进

基于超声波和射频信号的TDOA（Time Difference Of Arrival,TDOA）室内无线传感网定位系统得到了越来越普遍的研究。其以距离测量为基础计算待测节点坐标。测距的误差影响定位结果的准确性。因此,文中主要目的是介绍基于超声波技术和射频技术定位系统的工作原理,通过采用总体最小二乘法（Total Least Square,TLS）的直线拟合方法对距离测量误差进行补偿,修正距离值,然后采用极小极大算法（Min-Max algorithm）进行定位的位置坐标计算,得到系统测距误差较小和定位准确性高的结果。实验数据仿真表明,该方法提高了距离测量精度和系统的定位准确性。     

基于TDOA的楼层过渡区域优化定位方法

针对当前室内定位系统在楼层过渡区域定位精度不高的问题,提出了一种基于信号到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)算法的定位方法。该方法在楼梯拐角上方增设了一个定位基站,利用与楼梯间出入口处基站间的距离差进行双曲面定位。由于楼层过渡区域为垂直面定位,可通过仅一对双曲面获得标签的定位坐标。利用MATLAB仿真,分析了楼层过渡区域楼梯长度、角度、标签高度、与基站平面的偏差等因素对本定位方法精度的影响。     

基于TDOA改进的矿山井下机车定位方法

为提高矿山井下机车的定位精度,提出了一种基于到达时间差（Time Difference of Arrival,TDOA）改进的矿山井下机车定位方法。采用超声波和无线电传播时间差实现测距,分析了测距技术在井下运用时产生的误差,并对误差进行补偿。为了修正机车定位过程中产生的位移误差,把位移误差化简为机车到节点的距离误差。通过规律性地布置节点和惯性导航技术,计算出位移后机车到节点的距离。使用最小二乘法估计出机车的初始位置坐标,并通过泰勒级数最小二乘法修正坐标实现定位,定位精度可达12 cm。相比于传统的定位算法,该方法增加了定位精度,且在机车不同速度下,保持了较为稳定的定位精度。     

一种适用于FTM的室内定位方法

WiFi技术在室内定位领域具有普及率高、成本低的优势,通过精细时间测量(FTM)协议可实现准确的传播时间测量,受到广泛研究与应用.针对FTM面临异常值和时间偏移的问题,提出了一种适用于FTM的室内定位方法.该方法首先基于马氏距离来构建异常判别量,并且利用三段式权重函数计算加权矩阵,得到抑制异常值的M估计鲁棒卡尔曼滤波,...