电磁频谱监测时差定位初探

电磁频谱监测领域处理的信号特点是密集度高,采样率较低,时差定位技术应用难度大。针对此,分析仿真了相关峰插值与直接相关算法时差定位提取的性能,提出了工程上实用的电磁频谱监测时差定位的处理流程,更具有实用性。     

分布式电磁频谱监测定位系统设计

现代战争中,有效的电磁频谱管理是打赢电磁频谱战的关键。为提升电磁频谱管理能力,提出了分布式电磁频谱监测定位系统,采用分段射频采样方法进行全频带监测,同时采用Chan算法进行定位方程计算。系统具备电磁环境全频段实时监测能力,同时可以对威胁辐射源进行到达时间差(Time Difference of Arrival, TDOA)高精度定位。开展了城市环境中的电台信号监测实验和海上作战场景中辐射源定位仿真验证,实验结果证明该系统能够实现对电磁信号的实时监测和精细化分析。系统整体定位误差小于100 m,重点区域定位误差小于35 m,能够实现辐射源的高精度定位。本系统能够满足电磁频谱管理的需求,对我国电磁频谱战系统的发展具有参考意义。     

基于时差和时差变化率的宽带信号单站无源定位方法

当目标为宽带信号时,现有单站无源定位方法需要的参数难以获取。而时差和时差变化率是一种宽窄带都适用的观测量。因此,在分析时差和时差变化率所包含目标信息的基础上,建立了一种新的单站对宽带信号源的定位模型,并利用粒子滤波算法对该模型进行滤波处理。仿真实验表明了该方法的有效性。     

基于WGS-84地球模型的三站时差定位

时差定位根据目标到达多个站之间的时间差进行定位。三站对地面目标的定位属于三站定位问题。借助四站时差定位原理,提出先用四站时差Chan算法求解定位初值,然后用牛顿迭代法求解精确解的算法。时差定位方程加入地球方程才能构成完整的方程组,但非线性方程组的求解是一个复杂的过程。仿真试验发现,粗解精解联合求解算法以比较良好的效果解决了三站三维定位问题。     

多传感器联合测向定位算法

本文针对传统测向定位算法的性能受限于测向精度这一问题,提出一种基于粒子滤波的多传感器联合测向定位算法。首先,推导出联合测向定位的理论定位误差,进而提出加权平均方法对初步测向定位结果进行处理得到粒子的先验分布。其次,提出测向数据融合的粒子滤波算法用于对发射源进行定位,并对该算法进行定位误差分析。理论推导和仿真结果表明本文算法能够大幅度降低定位误差,提高定位精确度,与其他测向定位算法相比体现了其先进性。      

基于人工鱼群粒子滤波的信号源定位

针对传统粒子滤波算法精度不高、难以满足移动监测车对无线电信号源定位需求的问题,提出了一种基于人工鱼群粒子滤波的信号源定位方法。将人工鱼群算法的优化思想引入到粒子滤波中,通过觅食行为和聚群行为驱动粒子向最优位置移动,改善粒子的分布。结合移动监测车对信号源定位的需要,建立了信号源波达角定位( AOA)的数学模型,在Matlab环境下对人工鱼群粒子滤波算法的信号源定位进行了仿真。实验结果表明,在保证实时性的前提下,该方法定位结果的最大误差为0.101%,定位精度远大于粒子滤波定位方法的估计精度,是一种有效、可行的定位方法。     

MCMC粒子滤波算法研究及应用

粒子滤波算法是一种基于贝叶斯估计的蒙特卡罗方法,适用于非线性非高斯系统的分析,被广泛应用于跟踪、定位等问题的研究中。为了解决粒子滤波算法在重采样后,丧失粒子多样性的问题,本文在粒子滤波算法的重采样步骤后,加入了马尔可夫链蒙特卡罗（Markov Chain Monte Carlo,简称MCMC）移动步骤,增加粒子的多样性。利用粒子滤波算法和MCMC粒子滤波算法对目标跟踪问题进行了仿真,并且通过分析仿真实验结果,比较了两种算法的性能,结果说明加入MCMC粒子滤波算法的性能优于粒子滤波算法。     

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。     

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。     

对海面远距离运动目标定位跟踪的IMM算法研究

研究了平流层三站测时差无源定位系统对海面远距离运动目标定位与跟踪的滤波算法问题。将IMM滤波器应用到平流层三站测时差定位系统中,采用三模型组合的IMM滤波算法,首先通过时差测量参数计算出粗略的定位结果,接下来采用IMM滤波算法逐步估计出运动辐射源的速度,并修正初始的定位结果,提高定位精度。仿真结果表明,基于IMM滤波器的三站时差定位系统具有较快的收敛时间、较高的跟踪精度和适中的计算复杂度,能够对不同强度的机动目标进行定位与跟踪,很好地解决了三站时差定位系统对海面远距离运动辐射源定位跟踪的算法问题。还提出了利用回归处理的方法进一步提高固定目标定位精度的思想。     

TDOA定位系统的无线电监测网工程应用探讨

随着无线电监测事业的发展,在如何扩大无线电监测网的覆盖范围,提升监测能力等方面越来越得到无线电监测人员的重视,文中主要探讨了TDOA无源定位方法在无线电监测网中的应用问题。本文首先从TDOA定位原理入手,介绍了到达时间差估计的相关函数获取法,比较了双曲线方程组的两种求解算法,由此分析TDOA定位的关键技术与定位优点。文中还以云南省无线电监测网为例,从定位流程出发,进行系统设计,探讨TDOA定位系统的工程应用,进而提出能全面提升监测网监测能力的TDOA定位方案。     

基于马尔科夫键蒙特卡洛抽样的最大似然时差-频差联合估计算法

该文针对无源定位中参考信号真实值未知的时差-频差联合估计问题,构建了一种新的时差-频差最大似然估计模型,并采用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法求解似然函数的全局极大值,得到时差-频差联合估计。算法通过生成时差-频差样本,并统计样本均值得到估计值,克服了传统互模糊函数(CAF)算法只能得到时域和频域采样间隔整数倍估计值的问题,且不存在期望最大化(EM)等迭代算法的初值依赖和收敛问题。推导了时差-频差联合估计的克拉美罗界,并通过仿真实验表明,算法在不同信噪比条件下的估计精度优于CAF算法和EM算法,且计算复杂度较低。     

一种机载无源雷达组网定位技术

提出一种战斗机机载无源雷达组网协同测时差定位策略,分析了多机协同高度假设测时差定位算法以及其应用背景,仿真试验表明,该方法可以对电子侦察机等高空电磁辐射目标进行远距离精确定位,为对敌进行打击、干扰提供重要战术支持。与电子战飞机相比,利用战斗机机载雷达组网具有机动灵活、快速反应、攻防兼备的优势。     

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。     

基于地球椭球模型的地基无源定位解析算法研究

对于多站无源定位而言,采用最小二乘等方式的解析算法通常要求增加冗余站实现方程组的线性转化,算法成本和复杂度高,采用泰勒展开等方式的迭代算法在初值较差时易迭代发散、陷入局部最优。针对此类问题,结合地基无源侦察特点和时差中点测向特性,提出了3种基于地球椭球模型的地基无源定位近似解析算法。仿真验证表明,测向定位近似解析算法精度很高,可替代迭代法进行工程应用,时差定位和联合定位近似解析算法作为迭代法初值时能够快速实现迭代收敛。相较于传统的解析算法,提出的3种近似解析算法计算复杂度低,无需增加冗余观测站且不涉及高次方程求解。     

运动TDMA系统目标时差定位算法

根据时分多址(TDMA)系统的同步特征,利用TDMA运动目标准周期性信号的到达时间,提出了3种在三站时差定位系统中实现目标定位的算法.采用目标运动分析的方法,对TDMA目标位置的可观测性进行分析,提出了目标运动分析时差定位算法,利用目标航迹上多个位置的时差实现目标的定位.运用目标运动分析测距算法,提出了测距与传统时差定...     

误差校正下外辐射雷达无源定位算法

针对多基外辐射源雷达定位中存在系统误差的问题,提出了一种基于到达角度(DOA)与到达时差(TDOA)的外辐射源雷达无源定位和系统误差校正算法。首先,该方法引入辅助变量对非线性的DOA 和TDOA 量测方程进行线性化,利用迭代加权最小二乘算法得到对目标位置和系统误差的联合估计;然后,利用辅助变量与目标位置的关联性,设计了一种关联最小二乘算法对初始估计值进行改进;最后,通过后验迭代估计进一步提高目标定位精度。仿真结果表明该算法能够有效地估计系统误差和目标状态。     

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。     

多站时差和多普勒频差联合定位技术

讨论了多站时差（TDOA）和多普勒频差（FDOA）无源定位技术,并将时差定位与多普勒频差定位结合起来,提出了对运动目标的时差-多普勒频差联合定位思想。仿真结果表明,这一方法是可行的。