到达时间差与扫描时间差定位精度分析

针对静止或者慢速运动的周期性旋转扫描雷达目标定位,提出一种基于到达时间差与扫描时间差联合的无源定位方法。首先介绍该体制的基本定位原理及定位模型,并给出闭式求解算法,再推导其定位克拉美罗界,最后分析测量参数精度、观测平台高度计位置误差对目标定位精度的影响,仿真结果表明:通过提高到达时间差和扫描时间差角度信息参数测量精度、增大站间基线长度、减小平台位置误差等能够明显提升目标定位精度,并且在到达时间差为20 ns、扫描角时间误差等效为0.001°的情况下,距离接收站连线中心450 km处,扫描周期为3 s的目标辐射源定位精度可以达到50 m,具有较好的实际应用价值。

到达时间差(TDOA)测向定位研究

主要阐述时差测向和时差定位的基本原理、时差定位的优点和时差定位难点的解决方法。

基于到达时间差的无线传感器网络质心定位算法

通过将到达时间差(TDOA)方法与质心定位算法相结合,提出一种基于加权处理的质心混合定位算法。该算法利用TDOA和几种经典的求解双曲线方程组解的定位算法,得到了网络中待求节点的位置,作为质心算法的坐标,并用锚节点与未知节点间的距离作为约束来调整节点的位置,从而减小定位结果与真实值之间的误差。最后通过数值仿真证明了本文算法的有效性。

一种线性校正到达时间差定位算法

针对到达时间差(TDOA)定位中出现的非线性估计问题,该文提出一种线性校正TDOA定位算法。首先将高度非线性的TDOA定位方程组转化为一组关于辐射源位置的伪线性方程,利用加权最小二乘(WLS)估计进行初始求解;然后在此基础上通过一阶泰勒级数展开把伪线性方程组转化为关于估计偏差的线性加权最小二乘问题并进行求解,分析了所提算法在测量误差较小时的有效性。最后提出了一种基于加权最小二乘估计的恒加速度运动辐射源的定位方法,相应的估计性能在测量误差较小时也接近克拉美罗界(CRLB)。计算机仿真结果验证了该算法的有效性。

非视距环境下基于到达时间差的一种定位算法

由于对无线定位日益增长的业务需求,无线定位近些年成为人们关注的焦点。针对实际环境中TDOA测量值时常受到非视距的影响而造成定位精度显著下降的问题,在Chan算法基础上,提出一种减小非视距影响的算法,该算法采用加入校正因子的方法,通过逐步迭代,以增加较小的运算量为代价减小非视距的影响,从而达到提高定位精度的目的。仿真表明,在各种环境下,特别是非视距环境下,该算法能够显著提高定位的精度,且运算量较小,因而具有一定的实用意义。

基于到达时间差的两步最小二乘定位算法

为了提高单目标定位的精度,以到达时间差为物理量,提出了一种两步最小二乘定位算法(TSLS).TSLS首先基于普通线性最小二乘估计模型,采用线性纠正最小二乘定位算法(LCLS)获得目标节点位置的估计值;然后计算出目标节点到达不同基站的距离差,并用该距离差来近似实际距离差;最后基于约束总体最小二乘估计模型,利用约束总体最小二乘定位算法(CTLS)对目标节点位置进行二次估计.由于TSLS本质上是通过减少CTLS的矩阵误差来提高CTLS的性能,因此可以看成是一种增强型CTLS算法.仿真分析表明,TSLS算法的总体性能要优于CTLS算法和LCLS算法.

干扰源定位中到达时间差参数估计方法

卫星干扰源定位技术的关键之一是定位参数的测量。目前传统的定位时延估计算法无法满足在低信噪比环境下的到达时间差(time difference of arrival,TDOA)参数估计。为了进一步提高定位性能,提出了基于四阶累积量的最小均方误差算法(least mean square algorithm based on fourth-order cumulant,CUM-LMS),在使用四阶累积量进行时延估计的基础上,提取峰值信息,计算均方误差,得到准确的TDOA参数。实验结果表明,所提出的算法有效地提高了时延参数估计的性能。

量子定位系统中符合计数与到达时间差的获取

基于MATLAB图形用户界面接口(GUI),采用软件设计方式,实现量子纠缠光信号的采集,以及对采集到的两路量子纠缠光信号的符合算法。通过对符合算法中不同的符合门宽、采集时间和延时增加步长3个重要参数的性能实验,优化和确定各参数的选值。通过对量子纠缠光符合计数与到达时间差(TDOA)的研究,完成地面数据获取与信息处理模块的设计与实现。设计并实现了时间差拟合的仿真平台。实验结果达到了期望的精度和效率的需求。

基于遗传-拟牛顿混合算法的到达时间差定位

结合遗传算法的群体搜索性和拟牛顿迭代法的局部细致搜索性,提出一种基于遗传-拟牛顿混合算法的到达时间差定位方法。该方法利用遗传算法进行全局迭代,当收敛结果达到满意值后将其作为拟牛顿迭代的初始值继续迭代,直至得到精确解,由此克服遗传算法后期搜索效率低以及拟牛顿法对初始值敏感的缺陷。仿真结果表明,在参数设置合理的前提下,相比遗传算法和拟牛顿法,该混合算法性能稳定,具有较快的定位速度和较高的定位精度。

基于文化鱼群算法的到达时间差定位技术

针对到达时间差(TDOA)定位估计中的非线性最优化问题,在鱼群算法中引入文化机制设计基于实数编码的文化鱼群算法,将Chan算法的解作为文化鱼群的一个个体初始位置,并利用文化鱼群算法搜索TDOA定位的最优坐标。仿真结果表明,该技术性能稳定,在鱼群规模较小的情况下能快速鲁棒地找到逼近全局最优点的解,并且具有较快的搜索速度和较高的搜索精度。

基于多节点到达时间差的相对位姿测量系统

在AUV对接逼近阶段,光学成像敏感器位姿测量性能受水下杂散光干扰和姿态角增加而降低。针对这个问题,提出一种新的基于多节点信号到达时间差的相对位姿测量方法。对接平台配置多个声发射换能器,同步发射具有多址能力的声信号;AUV配置多接收换能器,利用测量的到达时间差结合换能器节点的几何位置关系,通过线性迭代直接解算AUV与对接平台之间的相对位姿,保证定位精度,节省运算开销。仿真结果表明,所提出测量算法精度高,能够满足水下对接逼近阶段的相对位姿测量需求。

基于相参脉冲时频估计的到达时间差精确估计算法研究

在介绍了利用到达时间差进行多站无源定位的方法后,该文在高精度定位要求下讨论了现有到达时间差估计方法,针对相参脉冲雷达信号提出了一种简化的时频相关方法:频率补偿到达时间差估计算法,避免了频率-时间二维搜索计算。这种方法具有估计精度高、计算量小、适用条件宽的优点。仿真试验验证了上述结论。

基于改进樽海鞘群算法的到达时间差定位

针对室内到达时间差(time difference of arrival,TDOA)位置估计中的非线性最优化问题,提出用改进的樽海鞘群算法搜索目标位置.通过选择最优主基站构造改进的适应度函数,使适应度函数可以更好地反映解的优劣程度,提高了搜索精度.在初始樽海鞘种群中引入近似解,使全局搜索的步骤得到简化,加快了算法前期收敛速度.采用自适应跟随策略更新追随者位置,解决局部开发低效问题,加快了算法后期收敛速度.仿真结果表明,基于改进樽海鞘群算法的TDOA定位技术相比其他元启发式算法具有更高的定位精度和更快的收敛速度.

基于互TK能量算子的到达时间差估计

借鉴TK算子的优点,提出一种基于互TK能量算子的信号到达时间差(TDOA)的估计方法。该方法通过相似度的峰值可以直接获得一个统计独立的TDOA估计。采用超宽带信号进行仿真实验,结果表明,该方法适用于无线定位中TDOA参数的估计,性能优于互相关估计算法。

非视距环境下改进的到达时间差定位算法

经典的定位算法都是基于无线环境为视距环境(LOS),但在实际信道环境中,由于存在反射、折射等从而导致传播环境为非视距的情况,因此经典定位算法应用于实际信道环境中必然会导致较大的定位误差。提出一种消除非视距影响的TDOA算法,本算法采用校正因子的方法,通过逐步的迭代,从而消除非视距的影响,仿真表明,在非视距环境下,该算法的确比常规算法能够提高定位精度,且运算量较小。

基于到达时间差和频率差信息的机载无源定位方法

提出了一种利用到达频率差和到达时间差信息的机载无源定位方法,分析了定位算法在单次测量定位时的精度和可观测性,计算机仿真结果验证了该方法的正确性和有效性.

到达时间差测量处理技术

短基线时差法测向体制原理简单,但需要现代化的时间间隔测量技术。本文给出一种到达时间差(DTOA)的测量处理方法,并给出实验结果。

基于改进双向测距-到达时间差定位算法的超宽带定位系统

针对传统无线定位技术在室内定位精度不高的问题,设计实现了一种基于超宽带(UWB)技术的室内定位系统。首先,提出了定位服务器与移动端APP实时交互的系统结构,解决室内移动人员自主定位与导航的问题。其次,在双向测距(TWR)算法中增加一条无线电信息以减小时钟偏移引起的测距误差,从而提高算法性能。最后,将通过到达时间差(TDOA)定位算法得到的双曲面方程组进行线性化处理后结合Jacobi迭代法完成求解,避免了使用标准TDOA定位算法难以直接解算的情况。经测试,该系统在楼道房间等场景中能稳定工作且定位误差控制在30 cm以内,相比基于WiFi、蓝牙等技术的定位系统在定位精度上提高了10倍左右,能够满足在复杂室内环境中的精确移动定位需求。

水声传感器网络信号到达时间差目标定位的最小二乘法估计性能

为解决水声传感器网络中测量误差和传感器节点位置误差同时存在时的目标定位问题,提出一种双误差模型下基于加权整体最小二乘方法。建立双误差条件下的信号到达时间差目标定位模型,采用加权整体最小二乘法对该模型进行求解,并推导权值的表达式。所提算法模型与实际符合性更好,且利用了测量误差方差和传感器节点位置误差方差的先验信息,以迭代方法得到最终的目标位置估计值。在模拟测量误差和传感器节点位置误差同时存在情况下对该方法进行仿真与水池试验验证,结果表明所提基于加权整体最小二乘的目标定位方法具有良好的定位性能。