四站时差定位布站研究

提出四站时差定位布站几何分类，通过仿真分析各类各种图形布站的定位精度，得到四站时差定位布站方案，采用该方案可得到比较理想的定位精度，工程上易实现，具有较强的应用价值．     

站间基线不等时三站时差定位的误差特性

在按时差方程和平面几何关系得到的三站时差测距和测向解析解的基础上,基于误差理论分析了一维直线阵列在站间基线长度不相等时的测距和测向误差特性。由此发现,对于目标的测距测量,不等距布站具有降低测量误差的作用。     

基于GDOP的三站时差定位精度分析

为了满足三站时差(Time Difference of Arrival,TDOA)定位系统对定位精度的要求,论述了三站时差定位原理。用几何稀释精度(Geometric Dilution of Precision,GDOP)分析定位精度并做了仿真。对仿真结果进行分析,讨论站址测量误差和时差定位误差对定位精度的影响,提出要满足时差定位精度要求所需要达到的站址测量误差和时差测量误差指标,以及在工程实现中提高时差定位精度的方法。     

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。     

基于最小二乘的时差定位算法

时差测量方程是非线性双曲线方程,可以通过引入中间变量将其转化为线性方程,对近年来国内外学者关于这种方法的时差定位算法进行了总结。当已知测量误差的先验信息时,可以采用两步加权最小二乘法和约束加权最小二乘法,当测量误差的先验信息未知时,还可以采用约束总体最小二乘的方法。在求解约束最小二乘问题时,采用常规的拉格朗日法计算复杂、运算量大,而采用高斯一牛顿法不仅可以大为降低运算量,还能提高解的精度和稳定性。此外,对约束加权最小二乘法和约束总体最小二乘法之间的关系进行了探讨,得到了它们等价性的条件。     

基于半定松弛的时差定位系统优化布站算法

在时差定位系统中,观测站与目标的几何位置关系对定位精度有着重要影响。针对传统布站方法只适用于规则布站区域的不足,本文提出了一种新的可用于不规则布站区域内的近似最优布站算法。该算法所遵循的最优准则是使系统对目标的定位误差椭球体积下限达到最小,通过离散化布站区域将最优布站问题等价为一个组合优化问题,并采用半定松弛方法将难以求解的组合优化问题变换为一个易于求解的半定规划问题,从而得到规定布站区域内的优化布站方案。计算机仿真结果表明,该算法既可以用于规则布站区域也适用于不规则布站区域。     

基于约束加权最小二乘的多站无源定位

针对传统加权最小二乘算法在噪声较大时会出现门限效应的问题。本文将约束加权最小二乘算法应用于多站无源定位,分别提出了基于多站时差定位的约束加权最小二乘算法以及基于时差频差联合定位的约束加权最小二乘算法。算法首先将非线性观测方程转化为两个伪线性方程,然后对伪线性方程加入限制条件,得到目标位置。仿真实验表明,与经典加权最小二乘算法及其改进算法相比,新算法在计算量增大不多的情况下扩展了适用范围,当噪声超过门限值时依然能获得较高的定位精度。新算法对噪声具有较强的鲁棒性,能有效克服门限效应带来的影响。      

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。      

基于非线性最小二乘的三星座时差定位综合算法

提出一种基于非线性最小二乘(NLS)的三星座时差定位综合算法.该算法不使用WGS-84椭球模型作为定位约束条件,通过对卫星过顶前后的两组弱观测数据进行综合、配对处理,实现对目标的精确定位.仿真结果表明,该方法不仅对弱观测数据具有较好的定位精度,而且不受目标高程约束,当目标高程不确定时,仍具有稳健的定位效果.     

基于线性校正的时差定位算法

在分析传统时差定位算法优缺点的基础上,提出了一种新的线性校正时差定位算法。该算法首先根据方程误差非零均值的特点,对原始线性方程进行了修正,并在无约束条件下得到用户位置和距离的初始估计值,然后在初始位置估计值处对估计量进行了线性近似,并对原始的方程误差代价函数进行了等价替换,最后利用加权最小二乘方法得到了校正后的目标位置估计。仿真实验证明了本算法的有效性。     

多站无源时差定位精度分析

针对在多站无源时差定位系统中影响目标定位精度的因素,分析了时差测量误差和站址误差对目标定位精度的影响。影响时差测量精度的因素有接收机热噪声、多普勒效应、站间同步误差、本地时钟误差和大气等因素。通过分析各个因素对目标定位精度的影响程度,在特定布站方式下,仿真计算得到在固定时差测量误差和站址误差下可能达到的目标定位精度,并根据主要误差来源提出相应的提高定位精度的措施。     

一种基于最小均方误差准则的唯方位定位方法

为了使目标位置估计点到各个观测站定位视线的距离和达到最小,提出一种利用最小均方误差准则,使用加权约束条件得到最佳逼近解的多站唯方位无源定位新方法。该方法在二维和三维情况下均适用,并且最少只需要两个观测站即可实现定位,定位误差趋近于克拉美-罗下界（CRLB）。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

时差定位模型与定位精度分析

讨论目标的定位精度通常只关心接收站的几何配置,而忽略定位求解模型的选择;通过对定位模型与定位精度之间依赖关系的深入研究,具体分析较少接收站情况下不同定位求解模型对目标定位误差的影响,给出了时差定位体制下几种不同的定位求解模型,并指出多点定位工程应用中模型选择应注意的问题以及解决这一问题的可行性思路。     

高重频信号三星座时差定位研究

时差定位对于高重频雷达会产生时差模糊的现象。而脉冲配对产生的大量模糊时差,不仅降低了处理速度,还会干扰对其它信号的时差提取和信号分选处理。本文提出了一种新方法,很好地解决了信号处理和正确定位的问题。     

基于概率理论的移动双站到达时差定位

提出了一种基于概率理论的移动双站到达时差（TDOA）定位方法,该方法利用到达时间差和在接收到信号时接收站的位置等数据给出辐射源的位置估计,所采用的概率算法不需要求解高次非线性方程组,只需要求解三元一次线性方程组。此外,将这种方法推广到多到达时差定位,有助于提高定位精度。计算机仿真实验表明,该方法可以实现定位,利用多个到达时差的定位精度明显高于仅利用两个到达时差的定位精度。     

Chan定位算法与TDOA估计精度的关系

在基于TDOA（到达时间差）的定位算法中,Chan方法由于其独特的优势得到广泛应用,但如何估计Chan定位算法所需的时延估计精度暂时没有明确的函数表达式。针对Chan定位算法,推导了该算法定位估计误差与定位参数（TDOA）估计精度之间的函数关系。给出了推导的具体步骤和函数关系的表达式,分析了该表达式所具有的物理意义。在移动台无线定位系统的设计过程中,根据所需的定位精度,通过该表达式可以直接计算出系统所必须的最小时延估计精度。     

三机时差频差联合定位算法

针对平面三机对辐射源定位的场景,提出2种基于牛顿迭代法的定位方程组求解算法:平均处理算法和最小二乘迭代算法。通过仿真数据验证2种算法的有效性,并比较2种算法的优劣,发现平均处理算法更有利于解决定位模糊,最小二乘迭代算法更有利于提高定位精度,提出2种算法联合的解算思路。提供仿真数据,说明定位精度随三机布局方式的变化,得出结论:在保持副机到主机距离不变的情况下,三机在同一直线航迹上时具有全局最高定位精度。     

基于无源时差定位系统的机动目标跟踪算法

研究了三维情况下IMM算法在无源时差定位系统中的应用。由于CV和Singer模型及CT模型状态变量维数不一致,导致IMM算法中数据无法有效地交互与融合。文中对CV和CT模型进行扩维改进,找到适合对三维机动目标进行跟踪的CV—Singer模型．通过与CV—nCT模型的跟踪效果仿真比较验证了其优越性。