一种LOS环境下基于目标运动形式的TDOA定位方法

时差定位(Time Difference of Arrival,TDOA)是一种广泛应用的被动定位技术,具有定位精度高、组网能力强、系统鲁棒性强等特点。针对运动目标定位计算复杂、精度收敛较慢等问题,在给出视距(Line of Sight,LOS)环境下定位模型的基础上,提出了定位适用于多站时差定位系统的定位方法,该方法将组群时差定位关系方程合理地线性化为统计估计问题,利用在线迭代实时求解目标位置。给出了针对目标不同运动特性条件下的多平台协同定位算法及其仿真结果,仿真结果表明所述方法可以实现对目标的精确定位,并且分析了运动形式对于定位精度的影响,仿真结果对于系统的工程设计具有指导作用。

一种基于TDOA时差法声被动定位算法研究

文中用TDOA测量,提出了一种定位机动目标的最大似然—卡尔曼滤波算法。首先根据高斯牛顿法推导出最大似然估计实现对固定目标的静态定位,然后根据目标机动模型把得到的连续的固定目标位置估计作为卡尔曼滤波的观测输入实现对目标的精确定位。仿真结果表明这种算法有较好的定位跟踪效果。

基于广义互相关时延估计(TDOA)算法的声源定位跟踪系统设计与实现

为实现在二维平面内对声源进行实时定位和动态跟踪,运用时延估计(TDOA)互相关算法设计一种原声监听头阵列的CC-TDOA声源定位跟踪系统,实现对多个原声监听头进行同步采样,再进行信号放大及运算处理,运用LCD屏实时显示目标声源的距离和方位角度,同时运用二维云台控制激光笔对准声源,并持续动态跟踪声源。模拟仿真及真实环境实验测试表明,采用基于到达时间差的互相关定位算法,计算量小,精度较高,测试角度误差小于2o,距离误差小于1.2%,可以满足多种智能应用场合中声源实时定位与跟踪的要求。

一种改进组合加权的TDOA室内二维定位算法

针对现有组合加权算法对定位区域边缘的目标定位时精度较低的问题,在现有组合加权算法的基础上提出了一种改进算法。首先,将基站分组,以到达时差算法得到目标位置的多个估计结果;其次,计算各估计结果之间距离值并排序,以滑动窗口法判断是否存在基站组出现异常定位估计;最后,当任意基站组的定位结果发生异常时,使用目标位置估计结果及其估计克拉美罗下界值设计两个加权步骤的权值,通过二步组合加权算法得到最终定位结果。仿真结果表明,所提算法有效减少了原组合加权算法对定位区域边缘的目标定位时的误差,当测量噪声标准差为0.8 m时,所提算法相较于原算法在正方形边缘区域定位均方根误差减小了0.35 m;在定位狭窄矩形区域时,所提算法平均定位均方根误差减小了0.11 m。

基于TDOA声源定位算法的激光武器狙击手攻击系统设计

针对现代战场中对狙击手实现快速打击的需求,本文设计了一种基于TDOA声源定位算法的激光武器狙击手攻击系统,该系统以STM32单片机为主控制器,以驻极体麦克风为声音检测传感器,利用TDOA算法实现音源的坐标测量。为了提高测量速度,本文采用查表法代替传统的最小二乘拟合的方法求解非线性方程组,使得.整机可以采用单片机作为核心处理器,降低了系统的功耗和体积。最后,本文通过实验测量所设计的枪声定位系统,距离测量误差小于±01m,角度测量误差小于±1°,测量时间不超过2s。此外,本系统可以用激光指示出声源所在位置,模拟使用激光武器打击目标。

近垂直传播场景下的短波时差定位方法

为了进一步减弱地形限制和障碍物遮蔽的影响,研究利用电离层近垂直传播模式短波通信定位技术,提出平地面平电离层近似和球面群路径地面距离(PD)变换相结合的时差定位模型:分析不同频率条件下电离层近垂直传播虚高随地面距离变化的特性;再根据工作频率与电离层临界频率的关系,自适应地选择平地面平电离层近似或球面PD变换定位方法;然后分析该定位模型的几何精度因子,为定位系统布站提供依据。仿真结果表明,该定位模型能够达到较高的定位精度。

基于等效地球半径的超短波超视距时差定位方法

超视距无线传输条件下的超短波辐射源目标高精度定位技术是非合作通信侦测中亟待解决的难点问题;针对该难题,在考虑地球曲率影响的同时,提出采用等效地球半径模型对超短波信号的对流层散射信道进行修正,在此基础上构建全新的基于到达时间差的定位方程组;通过Chan算法与牛顿迭代法相结合,对该非线性方程组进行求解,从而实现了辐射源目标空间位置的获取;详细推导了不同坐标系下坐标的转换计算、TDOA方程组的求解算法、定位性能的客观评价参数——几何精度因子;通过仿真分析了时差测量精度对定位精度的影响,并对提出的等效地球半径模型进行了仿真验证;结果表明,该模型可以有效降低超视距定位误差,并且随着距离的增加,定位性能的提升效果更明显,实现了对超短波超视距辐射源目标的高精度定位,具有较高的工程应用价值。

基于电磁辐射到达时差的电弧故障定位及精度

为了实现利用电磁辐射信号进行配网电弧故障定位,提出了一种基于到达时差(time difference of arrival,TDOA)方法的Chan-LM协同定位算法。该算法采用Chan算法快速获得的初始点,再经过LM(Levenberg-Marquart)算法迭代修正定位结果。仿真分析了TDOA定位算法、电磁辐射传感器配置对定位精度的影响,结果表明Chan-LM协同算法比Chan算法的定位误差减小40%,参考主站位于中心位置的Y形布站方式,传感器所在海拔高度相同时的监测区域整体定位准确度较高。利用实测电弧电磁辐射波形验证了Chan-LM协同算法能够有效改善定位精度,为基于电磁辐射TDOA的电弧定位策略应用提供参考依据。

基于模糊集合改进的TDOA声源定位方法

在复杂场景下对声源进行筛选并定位,可能会存在低信噪比、线性度不贴合实际以及多径效应等情况,往往对声源定位设备的硬件要求较高;为了解决这一问题,提出了利用模糊集合筛选处理采集的原始数据,优化TDOA算法的中间变量的方法;通过六元麦克风阵列采集到原始音频信号,利用隶属度函数将数据投射进模糊集合,根据隶属度值的大小对数据进行加权处理,从而得到理想的音频数据,将处理好的数据带到网格迭代搜索法中得到声源的定位结果;为验证该算法、以STM32为主控芯片搭建嵌入式声源定位系统,在相同条件下,与采用广义互相关得到时间差的TDOA算法进行对比,结果表明在对相同频率的音频进行定位时,该方法更具有抗干扰性和定位准确性,满足了通过算法改进从而提升声源定位抗干扰性的目标,在实际应用时减小硬件采集设备压力。

基于TDOA/TOF混合技术的井下人员及车辆定位

UWB定位技术在定位精度、安全性、穿透性、抗干扰性、功耗和成本等方面具有优势,迅速成为主流定位技术之一。单一使用TDOA技术进行定位,对时间同步的精准性具有较高要求,跨组算法复杂,抗干扰性相比TOF差;单一使用TOF技术进行定位,标签能耗大、时钟漂移,相比TDOA时延较大。利用TDOA测距的快速性和TOF定位精度的优势,基于TOF/TDOA的UWB混合定位方法,提出了一种井下人员及车辆精确定位管理系统。该定位系统运行稳定,可靠性高,井下信号覆盖范围广,既能对入井人员、车辆信息进行验证,又能对其进行实时定位,静止目标定位精度可达±30 cm(无遮挡),有效解决了井下定位稳定性差、精度差的难题,为煤矿井下人员、车辆提供了安全保障。

TDOA定位系统基站时差估计技术的仿真研究

针对TDOA定位系统基站失去严格同步后定位误差增大的情况,提出了一种基于地理位置时间差GTD的基站时差估计方法。通过在定位网络内部署位置已知的定位辅助单元LAU,测量失去严格同步的定位基站之间的相对时差RTD,用于校准TDOA测量值,使TDOA误差减小到基站严格同步时的误差水平。设计并实现了系统仿真模型,通过仿真验证了采用该技术可减小TDOA系统定位基站的时钟飘移造成的定位误差,并分析了各种信号参数对RTD测量误差的影响。

基于改进TDOA的变电站内高精度空间定位方法

为解决复杂工作条件下变电站巡检人员和设备的定位精度差问题,提出了一种基于改进的到达时间差定位算法(TDOA)的运动目标位置测量方法。引入概率误差法对传统定位方法进行优化,基于所需定位目标节点和各个基站的距离差,确定其所处的位置,从而显著减小站内目标的空间定位误差。在复杂工频电场条件下进行测试,结果验证了所提出的新方法相比以往的定位方法具备显著的优势,尤其是在定位精度方面,能够迅速、准确地提供移动目标的空间信息,确保操作人员的安全。

外辐射源雷达与多站时差定位雷达数据融合定位技术研究

在各种无源雷达系统中,外辐射源雷达具有较高距离测量精度但方位角测量精度较差,而多站时差定位雷达则恰恰相反,其具有较高的方位角测量精度而测距精度则较差。因此,将外辐射源雷达测量数据与时差定位雷达测量数据进行联合定位、融合处理,必可以取长补短,较大地提高外辐射源雷达的定位精度。在外辐射源雷达和多站时差定位雷达定位原理的基础上,建立了两者联合定位的模型;为解决两种雷达目标测量方程非线性的问题,首先采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对两种雷达各自的定位结果进行非线性滤波,而后再对滤波后的目标位置估值进行融合定位处理。仿真结果表明,将外辐射源雷达联合多站时差定位雷达进行联合定位、融合处理后的目标定位精度得到了较大提高。

实时TDOA定位技术在设备监控系统中的应用探索

传统的定位方法如GPS在城市峡谷、地下矿井等复杂环境中容易受到信号遮挡和干扰,难以满足实际需求。TDOA定位技术基于信号在不同接收器之间传播的时间差来确定信号源的位置。其核心思想是利用信号从信号源传播到不同接收器的时间差,构建一组非线性方程,通过求解这些方程来确定信号源的三维坐标,其在复杂环境中拥有强大的定位能力,能弥补传统定位方法的不足。鉴于此,本文将首先分析TDOA的定位技术优势,随后探究实现该技术所面临的难点,最后说明实现方法,以提高TDOA定位技术在应急响应与救援设备监控系统中的智能化水平和适应性。

时差定位模型在无人机路径规划中的应用

围绕被动雷达站组网对无人机跟踪定位问题,利用时差定位模型实现无人机的定位跟踪研究。通过几何精度稀释(GDOP)计算分析,计算雷达站接收信号的时差,从而计算每个时差无人机的位置,然后分别从时间测量值误差、位置误差等方面分析这些因素对于无人机定位的影响。根据4个雷达站时差数据,解算出无人机机位置坐标,给出了无人机飞行轨迹;考虑被动雷达时间测量误差、站址测量误差,建立GDOP定位误差模型,通过计算出无人机定位误差,证明其定位精度满足工程需求。

空间三站时差定位综合误差仿真分析

平面三站时差定位技术因其无源定位的优势,在多个领域得到了广泛应用。然而,在实际应用中,它会受到系统误差和随机误差的影响,其中系统误差主要源于基站布设的不精确性和信号传播模型的假设不符合实际情况,而随机误差是由信号传播过程中的噪声和环境干扰等不可预测因素引起的。文章首先给出平面三站时差定位误差模型,并进一步分析三站空间时差定位系统误差,以此为基础建立空间三站时差定位误差模型,并给出了定位精度曲线对比结果。

考虑多端行波时差的多分支有源配电网单相故障定位方法

有源配电网中,多个分支存在交互作用,一旦出现故障,故障信号可能会受到其他分支的影响,造成故障信号混叠,难以准确定位故障点。为此,提出考虑多端行波时差的多分支有源配电网单相故障定位方法。依据多分支有源配电网拓扑结构模型,针对单分支支路和多分支支路情况,分别构建故障查询矩阵,通过分析故障查询矩阵中元素变化情况来确定单相故障线路;采用多端行波时差原理,根据故障支路末端和主馈线两端到达的时间信息计算实际故障距离,完成单相故障位置确定。实验结果表明,该方法在多分支有源配电网单相故障定位方面具有较高的检测精度,定位误差范围显著缩小,可将误差控制在20 cm以下。

基于RSSI和TDOA分层融合的无线定位算法

目前对于时间差定位差(Time Difference of Arrival,TDOA)的算法中,存在着定位偏差大、时间接收存在偏差等问题,直接导致定位精度受到很大影响。在各项定位算法中,基于接收信号强度定位算法(Received Signal Strength Indication,RSSI),具有覆盖面积广、精度高的特点,因此提出采用RSSI算法筛选修正过后进行TDOA算法的分层融合算法,使得整体的定位精度得到进一步提升。此分层融合算法可以提高定位精度,尽可能地减小因外部环境变化导致的定位误差。通过仿真可以看出,和现有的融合算法比较,该分层融合算法的可行性和稳定性有一定提升。

基于TDOA的声源定位技术研究与应用

声源定位技术在多个领域具有广泛的应用,如智能监控、机器人导航、无人机、语音增强等。其中,基于到达时间差的定位方法因其高精度和实时性而备受关注。考虑易实现和高精度两项指标,提出了一种基于到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)算法的声源定位系统。分析了TDOA技术的实现方法,介绍了声源定位模型、时延估计模型、到达时间差声源定位算法和几何方位坐标预测,通过比较广义互相关和广义二次互相关,设置麦克风阵列坐标,不同信噪比的条件下比较算法性能,并讨论了噪声和混响对时延估计的影响,提出了相应的解决方案。文中详细阐述了球面波在声源定位中的应用,以及广义二次互相关算法如何提高信号抗噪声能力。为了验证算法的有效性,利用基于几何方位坐标预测的声源定位方法,并通过实验对比了不同算法的性能。实验结果表明,改进后的算法在声源定位中表现出优越性,预测坐标与真实坐标接近,定位误差较小。这为空间声源定位提供了有效解决方案,对实际应用具有指导意义。

TDOA定位中脉冲信号时差精确估计方法研究

到达时差（TDOA，Time Difference of Arrival)定位是近年来使用日益广泛的一种无源定位技术，它具有优良的隐蔽性和探测性能，而时差的精确测量是实现探测功能的关键和难点。本文通过对TDOA定位中脉冲信号的时差估计分析，提出了在多目标情况下实现较高测量精度的单路信号参数分选方法，并利用位置相关、运动速度分析对去除虚假定位时差和定位点进行了深入的探讨，做了大量的仿真分析，这时含有高重复频率信号的多目标TDOA定位有一定的建设性作用。