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。

分布式无人机载SAR目标到达时差自定位方法

分布式无人机载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)在实现对地海高价值目标成像感知时,具备抗干扰能力强、灵活性高、多角度观测等优势。然而,受分置各平台不同源引起的时频误差、气流扰动造成的平台站址误差等影响,分布式无人机载SAR对目标的定位精度下降。本文针对上述问题,提出了一种基于到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)的分布式无人机SAR目标自定位方法。首先,通过对每个接收平台无人机接收的回波信号进行成像处理获得同一场景、不同观测方向的多帧图像,并粗略估计出目标的空间位置;其次,在考虑时频同步误差和无人机站址误差情况下,用粗略目标位置结合回波信号中的距离信息与无人机站址构建出TDOA定位方程组;随后,通过泰勒算法求解定位方程组,通过该超定定位方程组中的冗余方程对解算精度进行约束,经过解算可获得更精确的目标位置;最后,推导了在时频同步误差和无人机站址误差存在条件下的克拉美罗下界(Cramer-Rao lower bound,CRLB),对定位效果进行了评估。所提出的目标自定位方法仅利用了回波信号的距离信息,避免了回波信号的多普勒质心估计不准对定位精确的影响。仿真实验结果表明,该定位方法可在时频同步误差和无人机站址误差存在条件下实现对目标的精确定位。

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。

基于到达时间测距的二阶规划定位算法

节点位置是无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)的关键信息。而给WSNs内所有节点配置全球定位系统(Global Position System,GPS)成本太高。只可能让部分节点配置GPS,这些节点称为锚节点。节点通过获取与锚节点的距离信息实现定位。为此,提出基于到达时间(Time of Arrival,TOA)测距的二阶规划的定位算法(TOA-Second-order Programming-based Localization,TOA-SPL算法)。TOA-SPL算法先测距和测速信息建立基于最大似然的位置估计表达式,再通过分布式二阶锥规划技术求解,降低算法的复杂度。实验数据表明,相比于半定规划的节点定位(Semi-Definite Programming Localization,SDPL)算法,TOA-SPL算法的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)得到有效控制。

到达时间法雷电定位系统图形因素误差分析

对时间到达法雷电定位系统的图形因素影响进行了分析 ,其结论可用于定位网工程设计、数据处理、不利因素规避、事故点查找。

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。

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.

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。

到达时间法雷电定位特殊情况解算

为解决n≤ 3时用时间到达法定位的问题 ,经推算给出了基于 2≤n≤ 3和雷电定位系统GIS数据库的解算方法 ,实践证明推出的算法简单实用 ,效果好。

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。

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。

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。

超宽带通信系统加权移动三角形到达时间精确定位算法

提出了一种可用于超宽带通信系统的加权移动三角形到达时间定位算法,该算法具有解析解,且只需要一个参考点就可以计算出移动台的位置,有效解决了对移动台初始位置估计不准确造成算法不收敛的问题。仿真表明,该算法比传统的超宽带系统直接定位算法定位精度高,算法复杂度低,并且可以消除距离测量值中非视距误差对定位精度的影响。

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。

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。

基于超宽带信号到达时间的室内人员被动式定位算法及仿真

针对超宽带网络中室内人员被动式定位问题,提出了一种基于超宽带信号到达时间的定位算法,实现了单目标与双目标定位.讨论了人员存在时特有的多径传输信道,根据信道模型提出定位算法:首先,利用无人时接收信号的先验知识,提取与人有关的接收信号;其后,估计人所在信号传输路径的到达时间;最后,计算各路接收信号的传输距离,采用加权最小二乘算法对目标进行位置估计.基于时域一致性绕射理论,建立室内人员被动式定位仿真场景.仿真结果表明,所提算法单目标定位结果以90%,的概率低于0.3,m;双目标的定位结果以78%,的概率低于2,m.

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.

基于到达时间的云闪定位计算模型仿真研究

针对雷电定位系统中的云闪定位问题,基于雷电到达各探测站的时间建立了云闪定位计算模型,给出了云闪定位的计算方法和精度评定,利用模拟的云闪观测数据,通过不同数目探测站的组合对云闪定位的计算模型进行了仿真计算,并对仿真过程中迭代计算的收敛性和初值的确定方法进行了分析。结果表明,云闪定位计算模型合理、有效,且计算稳定、计算量小。

无线网络中基于到达时间和的球面相交定位算法

低复杂度的可靠无线定位算法是未来物联网的重要应用技术,获得了持续的关注.其中基于到达时间差(TDOA)的两次最大似然算法性能可靠但复杂度较高,因此这里研究了一种新的无线定位算法以解决这一矛盾.该算法采用球面相交(SX)原理,基于到达时间和(TSOA)展开推导,所获得的定位方法具有较低复杂度并可提供可靠的位置估计.算法验证采用门特卡罗仿真,结果表明:笔者所提出算法在不同移动台位置处均具有较高估计精度,且性能逼近甚至超越复杂度较高的TDOA最大似然算法.

利用核局部保持映射分析到达时间定位问题

为降低测距误差对定位精度的影响,提出了一种基于核局部保持映射(KLPP)的定位算法。该算法以节点间的传输时间向量为输入,借助能够体现网络拓扑结构局部信息的核局部保持映射进行建模。仿真结果表明:基于KLPP的定位算法与传统基于核函数主成分分析(KPCA)的定位算法相比,在解决TOA定位问题时具有较高的定位精度,在复杂环境下能更有效地降低测量误差对TOA定位精度的影响。