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。     

基于多站的时差和多普勒频差联合定位

讨论了多基站无源雷达的时差和多普勒频移定位算法。给出了时差和多普勒频差联合定位算法,并应用基于Gauss-Newton的批处理方法进行求解,提高定位精度。仿真结果表明,时差-多普勒频移联合定位对定位精度的提高有效可行,也克服了时差定位解模糊的问题。     

一种基于短合成孔径的双星干涉精确定位方法

双星TDOA/FDOA联合定位通过时差曲面和频差曲面进行定位,定位的精度受时差/频差测量精度的影响。针对精确测量时差/频差的需求,该文提出一种基于短合成孔径的双星干涉测量时差/频差的方法,利用一定长度的合成孔径提高测量精度。对于窄带信号,该方法有估计单星多普勒频率的能力,通过两颗卫星单独估计的结果得到频差;对于宽带信号,通过双星数据干涉可以获得频差的高精度估计。对于短期稳定的雷达信号,STK仿真数据的处理结果证实了该方法在大范围内可以实现1 km的定位精度。     

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.     

多站时差和多普勒频差联合定位技术

讨论了多站时差（TDOA）和多普勒频差（FDOA）无源定位技术,并将时差定位与多普勒频差定位结合起来,提出了对运动目标的时差-多普勒频差联合定位思想。仿真结果表明,这一方法是可行的。     

双星时差频差定位体制在频域混叠电磁环境下的应用

现代战场电磁环境复杂,不同类型电磁信号在时频域碰撞混叠,现有常规侦察手段对此类信号的定位应用受到严重制约。双星时差频差定位体制通过互模糊函数求解信号到达时差和频差,分离频域混叠信号并获得高达公里量级的定位精度,非常适合于复杂电磁环境下的应用。通过求解模糊函数的方法分析了时差频差体制对频域混叠信号的分离和定位能力,然后结合美航母编队及其电磁环境构成,探讨了这一能力在监视航母编队,尤其是跟踪识别编队个体成员的具体应用。仿真与分析结果证明了双星时差频差定位体制的优势,对于天基侦察系统的建设具有重要意义。     

双星时差频差无源定位系统定位算法工程指标分析

通过计算时差、频差测量精度,以及卫星运动引起的时差、频差变化率,提出双星时差频差无源定位系统的信号最佳采样时间为10～ 100 ms.进一步推导了工程可实现的定位精度,仿真结果表明双星系统工程可实现的定位精度约为1～3km.研究和结论对双星定位系统定位精度指标的论证与分解具有借鉴意义.     

位置线误差的时/频差联合定位性能研究

就双星时差/频差联合定位问题,引入了位置线误差的概念,通过梯度理论计算时差位置线误差和频差位置线误差的分布,对时差位置线误差和频差位置线误差以及联合定位性能进行了定性和定量分析,推导了双星系统下时差频差联合定位精度与参数位置线误差和位置线交角之间的计算关系式。并结合仿真分析了参数测量误差和位置线交角对时差频差联合定位精度的影响。     

基于G-N迭代的双星时频差定位融合算法

双星时差（Time Difference of Arrival,TDOA）频差（Frequency Difference of Arrival,FDOA）定位系统在过顶期间可多次截获到辐射源信号并进行定位,将不同时刻观测的多组时差频差和高程信息融合可以提高定位精度。本文算法将辐射源高程信息建模为双星时差频差定位融合的观测量之一,并提出了一种基于高斯-牛顿（Gauss-Newton,G-N）迭代的双星时差频差定位融合算法。最后通过实验仿真将本文所提算法与理论最优单次定位结果、直接平均和加权平均等位置合批处理方法进行比较,实验结果表明本文算法相较于其他位置合批处理方法具有更优越的性能。     

三机无源定位二维布阵优化研究

针对三机无源定位二维布阵优化问题,提出了基于有效定位区面积最大准则的最优布阵方法.文中以三机时差定位、频差定位及时频差定位为例,描述了三机无源定位模型,接着基于克拉美-罗限引入了有效定位区的概念,并以其面积最大作为布阵优化准则,通过仿真研究了二维布阵优化问题.仿真结论反映了三机时差、频差及时频差定位体制的不同特性,具有较强的实际指导意义.     

干扰源双星定位中的邻星同频干扰解调对消方法

干扰源双星定位系统中邻星存在同频干扰,导致目标信号信噪比过低,利用互模糊函数估计时差、频差时,检测不到相关峰,无法完成参数提取,为此,提出了一种基于解调对消的干扰抑制方法,通过信号参数估计、调制识别、解调重构、时间同步、相位幅度补偿和相减抵消等步骤,削弱干扰信号的功率,提高目标信号的信噪比,使得同样的处理增益下相关峰值明显高于噪底.仿真结果表明该方法能够逼近理论下界,实现干扰条件下的定位参数提取,有效拓展了双星定位系统的适用性.     

校正源条件下基于双星序列观测量的地面运动目标定位算法及理论性能分析

The method for locating a moving source on earth using a sequence of time difference of arrival(TDOA)and frequency difference of arrival(FDOA)measurements pairs obtained by dual-satellites was presented in the presence of calibration sources with accurate positions.First,the difference calibration(DC)location algorithm aiming to the mobile target was derived,and its theoretical performance was also analytically derived.The result demonstrates that the DC localization variance could not reach the CRB,although it could eliminate the location bias produced by the position and velocity errors of the dual-satellites.For this reason,a two-step optimal association location algorithm was proposed,and its theoretical performance was proved to be equal to the CRB.Finally,a variety of numerical experiments are performed to corroborate the superiority of the geolocation algorithms and the effectiveness of the performance analysis.     

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.     

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。     

高低轨双星定位中的时变时频差参数估计

针对卫星干扰源高低轨组合双星定位中,同步和低轨卫星相对干扰源的径向速度差值大、变化快,引起的时频差定位参数时变的问题,分析出同步、低轨卫星到干扰源的径向距离之差随时间的变化近似满足匀加加速运动模型,据此建立了两卫星平台接收信号的表达式,解析了径向速度、加速度和加加速度差各自对信号包络和载频部分的影响,并在此基础上结合互模糊函数提出了一种基于运动补偿的时变时频差参数估计方法,仿真和试验结果表明了该方法能够有效消除运动参数的影响,准确地估计出时频差定位参数,并能逼近时差、频差估计精度的理论下界。      

线性调频信号时/频差估计算法

提出了一种新的快速估计线性调频信号时/频差的算法.该算法将抽取的自模糊函数与Radon变换结合估计线性调频信号的调频率, 通过分数阶傅里叶变换估计出模糊函数脊线与频率轴交点位置, 应用解调频沿脊线搜索模糊函数峰值.对于接收信号中存在多分量的情况, 根据其模糊函数脊线位置的不同, 该算法能够分辨各分量信号, 并分别精确估计出各分量的时/频差.由于只需一维搜索模糊函数峰值, 并可用快速傅里叶变换实现, 该算法大大减少了运算量.仿真实验表明, 随着信噪比的提高, 该算法估计的时/频差均方误差逐渐逼近克拉美-罗下界.