PASSIVE LOCATION AND ACCURACY ANALYSIS USING TDOA INFORMATION OF MULTI-STATIONS

ＰＡＳＳＩＶＥＬＯＣＡＴＩＯＮＡＮＤＡＣＣＵＲＡＣＹＡＮＡＬＹＳＩＳＵＳＩＮＧＴＤＯＡＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＯＦＭＵＬＴＩ┐ＳＴＡＴＩＯＮＳＹａｎｇＬｉｎ（杨林），ＺｈｏｕＹｉｙｕ（周一宇），ＳｕｎＺｈｏｎｇｋａｎｇ（孙仲康）（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ...

时差定位系统对雷达猝发的定位性能分析

针对雷达暴露时间长,容易被无源定位系统截获和定位的问题,研究了雷达猝发对降低到达时间差(Time Difference of Arrival, TDOA)无源定位系统定位精度的影响。首先,介绍了雷达猝发和TDOA无源定位系统定位原理。然后,建立了雷达猝发对TDOA无源定位系统的影响模型,推导了雷达猝发下的克拉美-罗下界(Cramer-Rao Lower Bound, CRLB)。仿真实验表明,雷达的猝发模式可以有效降低TDOA无源定位系统的定位精度,延长定位时间。当雷达辐射时间为0.5 s,雷达辐射间隔为1 s时,与连续辐射方式相比,定位精度降低了0.26%·R(R为探测距离),定位时间延长了2.5 s。

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。

基于TDOA的弹箭残骸轨迹定位监测技术研究

弹箭残骸舱段的准确定位和连续监测是实现弹箭残骸舱段回收的关键技术之一。根据弹箭残骸飞行轨迹的特点,基于多站到达时间差(time difference of arrival,TDOA)无源定位原理,设计了弹箭残骸舱段轨迹定位监测技术方案,根据多基站接收到弹箭残骸舱段主动辐射信号的时间差信息,采用Chan算法完成对弹箭残骸舱段位置信息的解算,实现对弹箭残骸轨迹的连续监测。采用火箭回收舱段飞行轨迹数据,对弹箭残骸轨迹监测技术方案的可行性进行了仿真验证,通过定位精度对比试验,分析了基站距离和基站构型对弹箭残骸舱段轨迹监测效果的影响,仿真计算结果表明:在正方形构型下,基站间距离越大,残骸舱段定位精度越高;在菱形、Y字型、正方形三种构型中,菱形构型定位精度最好。

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。

海上运动平台多站时差定位系统定位精度分析

首先对海上运动平台多站时差定位系统定位精度的影响因素进行了理论分析。在此基础上,针对时差误差、站址误差、基线长、基线夹角对定位精度的影响进行了仿真分析。最终结合海面上的复杂环境背景,判断定位精度是否达到指标,并根据定位精度指标反推出达到该定位精度需要的多站布站方式等。

基于加权最小二乘法的红外多站定位的研究

基于加权最小二乘法,建立了红外多站无源系统定位算法的数学模型,给出了方程的求解过程,并讨论了算法的实现.采用加权最小二乘法可有效的融合多个站点的信息,从而可提高系统的定位精度和可靠性.仿真结果表明:定位时所使用的站点数目越多,定位目标与站点的相对位置越好,距离越近,定位精度就越高,这对近程高精度定位的研究具有借鉴作用.

外辐射源雷达网络定位性能评估与实验验证

外辐射源雷达网络的探测性能受网络几何架构、电波传播环境、硬件系统性能及信号和数据处理能力等诸多因素的影响,网络优化部署需综合考虑上述各个方面,网络性能评估为需要解决的首要问题。该文围绕外辐射源雷达网络定位性能展开,首先给出一种切实可行的外辐射源雷达网络优化系统定位性能评估方案,利用蒙特卡洛仿真分析了一定站位配置下定位精度分布图。接着重点介绍了外辐射源雷达组网探测实验开展情况,包括系统配置、空中目标探测典型结果及分析。最后统计评估了实测目标的定位精度,并与仿真结果进行对比,从实验角度验证了定位性能评估方案的有效性。

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。

基于分布式伪卫星的双星定位系统定位方法研究

在分析基于伪卫星技术的双星定位系统研究存在的问题的基础上，提出了一种基于分布式伪卫星的双星定位系统改进定位策略。该策略充分利用双星定位系统的现有资源，将地面标校站改组为分布式伪卫星站，在不改变双星定位系统现有工作体制的基础上，通过融合双星定位系统所有信息进行单点定位。仿真计算结果表明，该改进策略能使低纬度地区定位精度提高近3倍，达到20～60m，且其无源定位方式能够有效解决用户容量限制和隐蔽性、抗毁性较差等问题。

航空集群定位编队协调构型控制研究

研究航空集群定位编队协调构型控制问题,是集群作战研究的重要内容,其中确定集群协同无源定位的最优编队构型是难点问题。针对集群编队构型的研究现状,从影响航空集群作战效能的发挥层面入手,以航空集群定位编队协调构型控制研究为切入点,把无源定位探测距离和无源定位精度作为集群协同无源探测效能发挥的主要评价指标,量化分析了三机协同无源定位编队构型中的基线夹角β和基线距离l对定位精度的影响趋势。仿真结果表明,集群协同无源定位编队构型的优劣与基线的距离和基线之间的夹角有关;在忽略了三机与目标之间的高度差的情形下,对于三机成三角形无源定位构型,可以得到最优的三机无源定位编队构型。

海面高因素对北斗系统海上无源定位精度的影响

研究了海面高因素对北斗系统定位精度的影响,并利用"三星+高程约束法"、"星际差分+初始高程约束法"和"余弦定理解析求解法"三种解算方法进行仿真计算,计算结果表明,考虑海面高因素能有效地提高北斗系统定位精度且提高幅度与解算方法有关。

多站协同定位的定位精度研究

研究了纯方位系统下多观测平台协同定位的定位精度问题,分析并推导出几何精度分布(GDOP)的表达式,分析了影响其定位精度的主要因素。给出了观测平台呈几何多边形分布时,定位精度受观测平台与目标水平距离和相对高度的影响的结论。通过仿真实验验证了理论推导的正确性,并结合仿真结果,提出了可以提高定位精度的优化布站策略。

基于声场干涉结构的双水平阵(元)被动测距

为探寻适用于拖曳线列阵声呐的被动测距方法,基于海洋波导的重要特征一低频声场具有稳定可观察的干涉结构,结合波导不变量理论提出了两种被动测距算法。采用双水平阵(元)模型,分别获得各阵(元)的LOFAR图和方位时间历程后,对LOFAR图进行Radorn变换提取干涉条纹的频率时间历程,进而结合各测距算法实现被动测距。并通过仿真研究和定位精度分析,验证了算法的可行性。

一种基于时差变化率的单站无源定位方法

单站无源定位技术逐渐成为定位跟踪领域的研究重点。首先,引入时差变化率作为一个观测量,并用其取代角度,利用观测到的角度变化率、相位差变化率、多普勒频率变化率和时差变化率建立固定单站对运动辐射源的定位模型;然后,用粒子滤波算法实现了定位。计算机仿真表明,该方法可以提高定位精度。

无源雷达协同定位精度分析

通过对无源雷达测向定位和时差定位原理的分析,推导出定位精度的一般表达式及理论曲线。采用最小均方误差法对两种定位算法的结果进行融合,得出组合定位误差的分布,并讨论影响组合定位精度的因素。最后通过场景仿真,验证了精度计算方法的正确性。

双站测向与测时差组合定位精度分析

针对无源雷达测向与测时差组合定位问题,提出一种利用前者量测结果为后者构建假量测点和协方差的新方法,并采用凸组合法对测向与假量测结果进行融合,得出综合定位精度的分布。仿真结果表明,该方法能够有效地利用两种完全不同的量测数据,提高目标的定位精度,同时给出的GDOP理论值可以真实反映组合量测的性能,具有一定的应用价值。

优化PSO算法的时差频差联合定位技术

为了实现对目标位置和速度的精确无源定位,提出了一种基于优化PSO的时差频差联合定位算法。针对传统的PSO算法收敛速度慢,容易出现局部最优,从而导致定位结果不够精确,定位速度慢的情况,引入对惯性权重系数的优化增加其算法的收敛速度,结合自然选择淘汰机理和遗传算法中杂交概念,加强粒子种群的多样性使其达到全局最优的目的。实验结果表明:相对于标准粒子群算法,本文算法在对目标求解时,能快速收敛,不容易陷入局部最优,并且具有很好的定位精度。

三站匀扫波束时差定位及测量误差

该文针对仅由时差测量所得到的波束扫描角,并利用平面三角函数关系,即能直接在极坐标系中导出非直线不等间距三站阵列对匀速扫描雷达站的定位公式。应用误差估计理论所做的分析显示,基于匀速波束扫描时差测量的三站无源定位系统具有较高的测向精度,且在基线方向不存有测向盲区。采用非直线、不等距布阵亦能进一步有效降低测向误差。如V形布阵,则在阵列夹角的中心线上具有最小误差值。同时,误差分析亦表明,目前所给出的距离公式的测量误差还是较大的。

双站交会角的单站虚拟观测

利用程差的相似递推,并通过和由正弦定理所得到的三角函数式联解,可得到含有未知主站径向距离的双站交会角的单站测算方程。在此基础上,进一步利用短距相差测距法,给出了基于相差测量的双站交会角的单站测算公式。由于仅和主站的参数测量相关,故副站以及双站间的间距实际上可以是虚设的。误差分析表明,由于所得到的交会角测算式与径向距离成反比,所以,基于短基线相差检测所得到的双站交会角可具有较好的测量精度。