基于NTN的手机直连卫星定位技术

随着无线通信技术的飞速发展,定位技术正经历从专用导航卫星系统向通信系统辅助定位,甚至独立定位的方向转变。国际标准化组织3GPP自R18开展了基于5G NTN的定位技术研究,推进通信导航一体化发展。考虑到终端可见的卫星数量,目前在3GPP中研究的主要是单星定位技术,存在收敛慢、定位精度低等不足。随着低轨巨型星座的发展,终端未来可见的卫星数目越来越多,因此多星定位成为可能,并相对于单星定位具有收敛快、几何布局好、精度高等优势。针对5G NTN体制的手机直连卫星定位技术进行研究,提出多种适合多星定位的算法,分析影响定位性能的关键因素并开展定位性能仿真评估。

基于USRP的双模无源雷达测试系统设计

文中设计一种可以在TDOA-DOA或Multi-TDOA两种定位模式下工作的双模无源雷达,并设计一种高性能的测试平台用于演示和验证。该测试平台由X310通用软件无线电外设(USRP)实现多通道信号采集,由嵌入式服务器中的GPU实现信号处理算法,具有大动态、多通道、时频同步和本振机制灵活等优点。通过小型无人机的室外检测得出,在两种定位模式下,所设计的测试平台都可以达到米级的定位精度。

三星时差定位系统的多时差联合定位方法

辐射源的定位精度是无源被动定位系统重要的性能指标,如何提高定位精度也是一直被关注的重点问题。在三星时差定位系统中,由于时差的测量精度有限,单脉冲时差定位的精度受到限制。为了提高辐射源定位精度,该文提出一种多时差联合定位方法,即综合利用多个脉冲的时差进行定位。该方法首先计算每个脉冲到达时刻的三星位置,然后联立所有脉冲的时差方程及地球方程,利用非线性最小二乘方法估计辐射源的位置。仿真结果表明该方法能够提高辐射源的定位精度,是一种定位精度比较高的、稳定而有效的定位方法。

多被动传感器系统四时差量测数据关联算法

针对已有四时差数据关联算法在多目标环境下性能较差的不足,提出一种基于新关联度的局部最优数据关联算法,并在此基础上,进一步提出基于统计量检验的两级数据关联算法,给出各种算法的复杂性分析.与已有四时差数据关联算法相比,新关联度算法目标正确关联率高,而所提两级数据关联算法除具有上述优点外还具有运算复杂性较低的优点,仿真实验验证了新算法的可行性与有效性.

运动多站无源时差定位的CRLB推导与分析

针对利用多次时差测量的运动多站无源定位精度问题,依据最小均方误差无偏估计理论,推导出基于克拉美-罗界的多次时差理论定位精度,并分析了布站构型、时差测量和测量速率等因素对时差理论定位精度的影响。结果表明,通过合理布站、加快测量速率等手段可明显提高运动多站无源定位精度。理论分析与结论对确定运动多站定位系统技术指标和衡量定位系统性能具有实用价值。

多径环境下平面时差定位精度分析

从多径环境下时差测量误差的概率分布模型入手,研究了该环境下基于测量误差概率分布的时差定位精度模型,给出了时差定位误差椭圆的位置与大小的计算方法。通过计算机仿真,分别得出了等腰三角形布站和直角三角形布站情况下的定位误差椭圆分布,结果表明:该模型能较为直观准确地反映出多径效应对时差定位精度的影响。

基于时差测量的多目标位置信息场定位方法

针对传统的测时差定位方法对多目标定位时时差辨识与时差配对过程比较复杂的问题,提出基于TDOA的多目标位置信息场定位方法。该方法将位置信息场相关理论应用于多目标测时差定位中,利用时差数据构造目标位置信息场函数,通过网格搜索信息场函数峰值实现对多个目标位置和数目的同时估计,并对定位精度进行了分析。该方法避免了时差辨识与时差配对的过程,当观测站和目标较多时,计算量不会出现组合爆炸问题。仿真结果表明,该方法可以有效实现对多目标的测时差定位。

多站无源探测系统中多目标数据关联方法研究

主要研究了非合作多站无源探测系统的多目标数据关联问题。多目标条件下时差定位方法的主要问题就是多目标的数据关联,文中依据非合作测量数据和时差定位的特点,提出一种利用多普勒测量信息约束同一目标时差测量值的数据关联方法,推导出目标数据关联方程,仿真结果显示了该方法的有效性。

一种高精度外弹道测量系统的设计

介绍了一套基于扩频伪码单程测距、多基站时差定位、GPS同源共视定时的外弹道测量系统,给出了该系统的设备组成、工作原理,分析了系统工程实现中的几个关键技术问题及其解决途径,分析了影响系统定位精度的关键因素,给出了系统的理论定位精度。该系统具有外测精度高、抗干扰、保密强、可以适用于多目标测量等优点。

多路径对无源雷达时差信号测量的影响

为了对抗复杂电磁作战环境，无源雷达因其原理及体制上的优势越来越受到重视。作为重要分支的长基线时差定位体制无源雷达，采用多个接收站测量多个时差对空间辐射源进行定位，由于同一辐射源的直达波信号和反射波信号均会进入雷达接收天线，改变接收信号的幅度和相位，造成时差测量误差，降低其定位精度。文中对无源雷达中的多路径效应进行了模型描述和理论分析，针对它对时差检测的影响进行了详细推导和仿真。

基于时差多参分选的多层感知器网络脉间识别

现代战争中,雷达系统发展迅速。为识别复杂的雷达信号调制模式以及混合体制雷达,该文提出一种基于多站获取脉冲时差参数联合其他脉冲描述字分选的办法,利用多层感知器神经网络得到脉间调制识别结果。该文通过时差参数与其他脉冲描述字去交错解决传统脉冲重复周期估计算法无法对复杂的脉间调制方式进行估计。利用训练好的多层感知器,获取完成去交错后的脉冲序列其特征向量,获得其脉间调制类型识别。通过实验仿真,在脉冲丢失率不高于20%情况下,对复杂脉间调制方式的正确识别概率在90%以上。

多站时差定位关键技术研究

提出一种基于机动平台的电子侦察目标精确定位方法,利用多站观测获得雷达辐射源时差信息,通过定位跟踪算法实现目标位置精确估计。该方法具有较大的灵活性,适用于任意机动观测平台,且可方便地推广应用于更多机动平台组网观测,以提高侦察定位精度和稳健性。分析了精确时差测量、辐射源定位跟踪等关键技术,并进行了性能分析仿真。

基于多层神经网络的超宽带室内精确定位算法

选定IEEE802.15信道模型工作小组提出的IEEE802.15.4a模型作为超宽带室内定位的普遍适用模型。在研究了传统室内定位算法的基础上,利用多层神经网络技术,对到达时间差和到达角度混合算法进行改进,并做了仿真分析。仿真结果显示,定位精度明显提高,效果理想。

一种基于时差和多参数信息的加权联合分选算法

针对复杂环境信号分选,提出一种基于时差和多参数信息的加权联合分选算法。在主侦察设备序列中确认基准信号,通过基准信号与从侦察设备序列多参数匹配确定包含时差和多参数的基准向量,根据基准向量搜索主侦察设备中满足多参数信息加权的序列,逐一与从侦察设备序列满足基准向量的序列进行匹配,最后对匹配成功的序列进行分析得到雷达参数,实现信号分选。实验表明在信号丢失严重和存在干扰脉冲的情况下能够分选出雷达信号,提高雷达分选成功率,降低漏警率。

双星时差频差定位系统中的多信号定位技术

通过计算并分析多信号的互模糊函数,证明了双星时差频差定位系统同频多信号定位的可行性;提出了计算双星定位系统可同时分辨的同频信号个数的公式,估算了卫星系统的同频多信号分辨能力,并给出了同频多信号互模糊函数图;最后,提出了一种多信号定位高效实现方法,其思想是先估计信号个数,再计算局部区域互模糊函数。该方法已得到了工程验证。

一种三站时差定位的布站优化算法

测量站的布站直接影响时差定位目标的定位精度。针对一定区域目标整体定位精度的优化,提出了一种三站时差定位的布站优化算法。以水平定位精度因子(HDOP)为定位精度的度量准则,建立布站优化问题的多目标规划数学模型,通过构造最小最大评价函数,求解模型的最优解,从而得到三站时差定位的最优布站。仿真给出了该布站优化算法对某种初始布站进行优化前后两种布站的HDOP分布图。由仿真结果可以看出,相对于初始布站,最优布站对目标区定位精度的提高较为明显,验证了这种布站优化算法的有效性。

基于传声器网络的多机器人协作定位研究

进行了传声器网络在机器群系统定位应用方面的研究。将传声器阵列、声信标与机器人的无线网络组合构建传声器网络,指定系统内某个体坐标系为全局坐标系并进行TDOA(Time Difference Of Arrival)声定位,将测得的数据进行坐标系转换,完成系统定位及初始位姿调整,实现了在二维空间多机器人的协作定位。经过实验验证该方法简单易行,特定声信号环境适应性较好,定位距离较远,具有重要的实用意义。

基于超宽带的TDOA相邻单元协同定位技术

针对目前超宽带TDOA分单元定位系统存在位置多解性、定位精度低等问题,提出了相邻单元协同定位方法以及基于改进樽海鞘群算法的协同定位方程解算算法。该方法通过汇总相邻单元内收到同一定位请求信号的全部测量值,使坐标解算不再局限于一个时钟同步单元内,由此也导致参与位置计算的测量值个数与基站布局不确定性增加,Taylor算法无法满足解算要求,进而使用改进樽海鞘群算法代替Taylor算法进行协同定位位置计算,最终求得待测点位置坐标。6基站相邻单元协同定位实验结果表明,各测量点的R95值处于12~15 cm之间,最大残余误差处于16~23 cm之间。所提方法无需进行多参量判断取舍位置信息,有效解决了位置多解性问题并提高了定位精度。

基于加权矩阵的TDOA多站无源定位算法

无源定位技术有着广阔的应用前景,传统的多站无源定位通常使用泰勒展开法对目标进行定位求解,在此基础上一种基于加权矩阵的多站到达时间差测量法被提出.当被测目标发射信号中存在稳定载波情况下,以各站点的载波跟踪环路为切入点,分析了采用常规时域相关法对载波跟踪时的环路噪声特性方程,利用此方程对多个观测站间的距离差观测量加权矩阵进行建模,再利用此加权矩阵对定位方程进行改进,最终得到高精度的目标位置解.通过仿真实验可以证明:在同等条件下该方法比传统泰勒展开法的定位精度有所提高,最好可提高精度约30%.该方法是一种适用于多站无源定位的有效方法,尤其适用于移动观测站点情况.

基于TDoA网格邻域匹配的飞机多点定位新方法

针对空中交通管制中飞机多点定位(MLAT)方法存在精度和抗干扰能力低的问题,提出一种通过反向匹配的定位新思想,设计基于TDoA邻域匹配的多点定位方法。将监测空域进行网格化分割,根据地面接收站分布计算各网格中心点到各接收站的预期TDoA,构建一个预期数据库。在实际定位中测量TDoA数据,通过提出的加权k-最邻近算法将其与预期TDoA数据库进行邻域匹配来估计飞机位置。实验结果表明,该方法定位精度高,对TDoA噪声的鲁棒性强,且对地面接收站布局要求不严格。