基于静止、准静止双星TDOA／FDOA无源定位算法

针对由静止卫星、准静止卫星构成的无源定位系统，该文研究了利用到达时间差／到达频率差（TDOA／FDOA）联合对地球表面固定辐射源的无源定位算法。与迭代搜索法相比，该算法不需要初值，不用迭代运算，仅仅需要解4次多项式方程，因此该算法更有效。文中推导了定位方程的求解算法，分析了多项式方程的多根情况，并提出了相应的解决办法；最后进行了蒙特卡罗仿真，仿真结果表明该算法具有适应能力强、定位精度高的优点。     

相参短脉冲辐射源双站TDOA/FDOA直接定位算法

当目标辐射源脉冲信号持续时间较短时, FDOA引起的信号脉内相位变化很小,几乎可以忽略,无法实现TDOA和FDOA联合定位。针对上述问题,通过对相参辐射源信号脉冲间相位补偿,提出了一种利用信号的TDOA和FDOA信息的最大似然直接定位算法。考虑采用运动双站对固定目标辐射源定位情况,以确定性未知信号为模型,推导了高斯白噪声背景下相参脉冲信号联合定位的最大似然估计算法,仿真分析验证了该算法可以利用双站实现对短脉冲相参辐射源的TDOA/FDOA定位。此外,还推导了相参脉冲联合定位的CRLB,表明所提算法在常规信噪比下定位精度可以达到CRLB。      

基于约束总体最小二乘的单站TDOA-FDOA定位算法

针对利用基于外辐射源的单站定位目标问题,提出了一种基于约束总体最小二乘(CTLS)的TDOA-FDOA联合定位算法.首先构建TDOA和FDOA的观测方程,通过引入目标到观测站的距离及其变化率作为冗余参量,将观测方程线性化.然后考虑方程中各项系数的误差及冗余参量与待估参量之间的函数关系,将定位问题建立为CTLS模型,并利用拉格朗日乘数法求解.最后推导了算法的克拉美罗界和理论误差.通过仿真实验证明了算法的有效性.     

差分多普勒定位技术的仿真研究

为了研究多个运动平台对固定辐射源的差分多普勒(FDOA)定位,根据FDOA定位原理在"XX系统仿真"平台下建立了平面三站FDOA定位系统仿真模型.首先介绍了定位系统的每个子模块的功能和相应的数学模型;然后对定位误差的Cramer-Rao界进行了公式推导;通过仿真实验考察配置方式、运动方向以及取样数等参数对FDOA定位精度的影响.仿真结果表明所建立的仿真模型是可行而有效的.     

高精度测向辅助的三星时差定位算法

针对传统的三星时差无源定位算法不能求解辐射源高程这一问题,提出了以高精度测向作为辅助对辐射源进行定位的算法。从该算法的定位原理入手,建立了其定位模型并分析了其定位误差;同时提出采用UKF算法对多次测量的结果进行处理以提高定位的精度;最后对该算法进行了计算机仿真。研究表明,该算法不需要进行高程假设即可实现对辐射源的快速高精度无源定位。     

基于无人机与空间稀疏性的卫星干扰源定位方法

经典的卫星干扰源定位是基于TDOA/FDOA参数测量的双星定位,包含信号参数估计和目标干扰源定位两个阶段。在参数估计阶段,该方法并没有考虑到所有的信号参数测量都是相对于同一位置的干扰源,因此该定位算法并不优化。此外,卫星星历的精度不高尤其是星历中卫星速度难以精确预测,导致了较大的多普勒频差参数估计误差,从而制约了卫星干扰源的定位精度。本文提出使用单个无人机代替卫星来接收干扰信号,利用干扰源在地面空间分布的稀疏性,求解满足目标信号多普勒频移关系的凸优化问题来实现干扰源定位。该定位方法融合了所有测量信号的信息,在一个阶段中完成定位,蒙特卡洛仿真证实该方法能实现高精度卫星干扰源定位。      

一种基于泰勒级数展开的卫星FDOA地面干扰源定位算法

对未知干扰源准确定位一直是卫星管理控制中需要解决的关键难题之一,利用干扰信号到达卫星时所携带的多普勒频移信息进行定位是一种有效的解决方法。利用受干扰卫星和其相邻卫星间的信号到达多普勒频差(FDOA),在干扰源位于地球表面约束的条件下,建立干扰源的定位模型,提出一种基于泰勒级数展开的干扰源定位算法,并对算法的性能进行了详细分析。仿真结果表明,该算法收敛速度快,能接近克拉美罗下限,约束条件的引入可以有效增加定位精度,减少有效定位最小观测卫星的数目。     

基于概率理论的干扰源到达频差定位

提出了一种基于概率理论的移动双站到达频差(FDOA)方法对地面干扰源进行定位。两接收机在被干扰区域上空运动时往往能两次(或多次)接收到地面干扰源的信号,获得两个(或多个)到达频率差。该方法利用到达频差和在接收到信号时接收机的位置、速度及信号频率等数据给出辐射源的位置估计。采用的概率算法不需求解高次非线性方程组,仅需求解三元一次线性方程组。计算机仿真实验表明,利用该方法可以实现高精度的地面干扰源定位。     

基于泰勒加权最小二乘算法的水下TDOA/FDOA联合定位方法

针对水下复杂的定位场景中,两阶段加权最小二乘算法因为忽视噪声平方项而造成的定位不精确问题,本文提出了一种基于泰勒加权最小二乘算法的水下到达时间差和到达频率差(Time difference of arrival and frequency difference of arrival, TDOA/FDOA)联合定位方法。该方法首先通过加权最小二乘算法求解目标粗估计位置和速度;然后通过求解TDOA/FDOA测量值的泰勒展开式构造定位误差方程,用迭代的方法不断更新目标估计位置和速度;最后,当定位误差足够小或达到最大迭代次数的时候,算法停止运行并输出目标估计位置和速度。仿真表明,在噪声方差小于10分贝时,本文算法的位置和速度估计的均方根误差能够接近或约等于克拉美罗下界。      

基于时差和频差的无人机对干扰辐射源无源定位研究

根据单平台和多平台无源定位的特点,结合无源定位对辐射源参数检测要求及工程实现的难易程度,研究以两架无人机为平台,基于 TDOA 和 FDOA 的干扰辐射源无源定位。通过无人机对干扰源定位过程分析及定位误差仿真,提出无人机优化布站方案及提高对干扰源定位精度的方法措施。     

一种融合时差频差和测向的运动目标跟踪方法

传统的星载无源定位系统对空中辐射源定位求解通常采用假设高程的方法,高程假设误差将对定位跟踪精度造成较大影响。为实现未知高程运动辐射源的高精度定位跟踪,针对异轨三星构型的无源定位系统,提出了一种基于时差、频差和二维测向融合的迭代扩展卡尔曼滤波(Iterative Extended Kalman Filter, IEKF)跟踪方法。在WGS-84坐标系下建立了状态方程和观测方程,并采用IEKF方法对目标状态进行估计。仿真结果表明,该方法可对未知高程的运动目标进行高精度状态估计,典型仿真场景下的目标高程估计精度达到百米量级,相对于已有方法收敛时间更短,并且在卫星覆盖范围内具有更大的高精度定位跟踪区域。     

一种低轨双星窄带信号定位方法

针对低轨双星系统对窄带辐射源无源定位的应用场景,基于双星观测到的辐射源到达频率差,提出了一种多次频差测量联合估计辐射源位置的方法。详细描述了算法原理、算法处理步骤,并通过计算机仿真分析了信号频率、频差测量误差、观测时长等因素对定位精度的影响。仿真分析表明,在观测时间大于20 s、频差测量精度0.1 Hz时,该方法定位精度优于1.5 km,具有较强的工程应用价值。     

基于WGS-84的双星时差/频差定位算法及误差分析

研究了低轨道双星通过测量时差和频差对地面固定辐射源进行无源定位的问题。双星时差/频差定位算法是时差、频差单独定位公式和WGS-84地球椭球模型的结合,该算法通过迭代的方法提高了定位精度。文中结合定位误差算法和定位精度的GDOP算法,通过仿真、对比系统地分析了影响双星时差/频差定位系统定位精度的因素,分析结果对双星定位系统的应用具有借鉴意义。     

利用三星时频差的运动辐射源定位与测速方法

针对高轨三星无源定位系统对空中恒定高度运动目标探测的应用场景,提出了一种利用信号到达时差( TDOA)、到达频率差( FDOA)的无源定位与测速方法。详细描述了算法原理、算法处理步骤,利用STK( Satellite Tool Kit)软件结合计算机仿真,分析了时差测量误差、频差测量误差、高程估计误差对定位精度与测速精度的影响。该方法定位精度与测速精度较高,具有一定的工程应用价值。     

基于TDOA/FDOA多星联合定位误差与卫星构型分析

针对多星定位系统对地面静态目标的无源定位误差分析问题,运用Fisher信息矩阵、Taylor级数、矩阵理论和统计理论,综合考虑时差、频差、卫星位置误差以及卫星速度误差,推导了到达时间差（time difference of arrival,TDOA）/到达频率差（frequency difference of arrival,FDOA）联合定位误差克拉美·罗界（Cramer-Rao lower bound,CRLB）的简单表达式,以及三星单独TDOA定位误差的CRLB,进而给出了避免TDOA定位盲区的良好卫星构型设计的充分条件.理论分析与仿真结果表明:在单独TDOA定位场景下良好的构型能完全消除定位盲区,定位精度随主星-星下点连线与主星-副星连线的夹角逼近90°而逐渐提高;通过引入FDOA与TDOA联合定位也能有效避免定位盲区,提高定位精度.     

双星定位系统定位精度的Cramer-Rao下界分析

介绍了双星时频差定位原理,在此基础上研究了在地球表面约束条件下的双星定位系统的定 位精度理论下界。利用推导的定位精度Cramer-Rao下界,仿真分析了定位参数估计精度、卫 星星历、目标辐射源位置以及辐射源载波频率等因素对定位精度的影响,并给出了物理解释 。定位仿真试验结果表明,定位精度变化趋势与Cramer-Rao下界一致,证明了理论推导的正 确性。     

运动观测站对固定辐射源频差定位算法

 针对频差定位中的运动观测站对固定辐射源的定位场景,提出了一种目标位置直接求解频差定位算法,解决了基于频差定位方法的算法求解问题.所提方法利用目标相对于参考站的极坐标表示公式,巧妙借助频差定位方程的形式,按照先求解目标的方位角,再求解目标的径向距离,最终获得目标准确位置的直接求解公式.其中对算法进行了详细的分析,讨论了求解过程中目标方位角和径向距离的求解模糊及其处理方法,并利用仿真分析验证了理论分析的正确定,为频差定位算法的应用提供了理论基础.     

一种同步卫星干扰定位技术分析

地球同步卫星干扰定位系统主要是通过测量主、辅卫星分别转发的干扰信号之间的TDOA和FDOA，结合两颗卫星的轨道数据和TLS测量站的地理位置数据，最终计算出定位误差椭圆。本文分析了地球同步卫星干扰定位技术的原理以及两种定位误差修正方法，最后展望了卫星干扰定位技术未来的发展方向。     

低轨双星无源探测系统对运动辐射源的快速检测算法

针对时频差体制的低轨圆轨道双星无源探测系统不能对运动辐射源进行定位和辐射源是否运动进行判别问题,提出了一种通过单次观测实现运动辐射源定位与运动性判别的快速算法。该算法利用信号到达角与信号达到时差联合定位结果,结合信号到达频差对平行于大地水准面的匀速运动目标进行运动性检测,使系统在观测量存在误差条件下仍能有效进行目标运动性判别。将其应用到低轨双星无源探测系统中,仿真结果表明算法对速度大于60 m/s以上的辐射源具备优于95%的正确检测概率。