基于线性校正的时差定位算法

在分析传统时差定位算法优缺点的基础上,提出了一种新的线性校正时差定位算法。该算法首先根据方程误差非零均值的特点,对原始线性方程进行了修正,并在无约束条件下得到用户位置和距离的初始估计值,然后在初始位置估计值处对估计量进行了线性近似,并对原始的方程误差代价函数进行了等价替换,最后利用加权最小二乘方法得到了校正后的目标位置估计。仿真实验证明了本算法的有效性。     

传感器位置误差情况下基于多维标度分析的时差定位算法

传统时差定位方法一般是在假设传感器位置信息准确已知的前提下进行的.然而在实际情形中,传感器位置信息往往含有随机误差,这些误差会严重影响对目标的定位精度.针对这一问题,提出了一种传感器位置误差情况下的多维标度时差定位算法.首先利用传感器位置和时差构造对称标量积矩阵,然后利用子空间理论建立关于目标位置的伪线性方程,最后通过设计加权矩阵来减少传感器位置误差对目标定位精度的影响.采用一阶小噪声扰动理论求出了目标位置估计的偏差及协方差矩阵,并通过仿真实验验证了该算法的有效性.     

基于线性校正总体最小二乘准则的三维说话人定位算法

针对到达时间差(TDOA)度量误差和麦克风阵列误差,提出了一种基于线性校正总体最小二乘准则的三维说话人定位算法.该定位算法通过对球面误差准则进行总体最小二乘优化来控制阵列误差的影响,并通过对优化过程引入方向参数的二次约束来控制算法的方差.仿真实验表明,本算法可以同时兼顾定位的方差性能和偏差性能,给出稳健的定位结果.     

误差校正下外辐射雷达无源定位算法

针对多基外辐射源雷达定位中存在系统误差的问题,提出了一种基于到达角度(DOA)与到达时差(TDOA)的外辐射源雷达无源定位和系统误差校正算法。首先,该方法引入辅助变量对非线性的DOA 和TDOA 量测方程进行线性化,利用迭代加权最小二乘算法得到对目标位置和系统误差的联合估计;然后,利用辅助变量与目标位置的关联性,设计了一种关联最小二乘算法对初始估计值进行改进;最后,通过后验迭代估计进一步提高目标定位精度。仿真结果表明该算法能够有效地估计系统误差和目标状态。     

基于相参脉冲时频估计的到达时间差精确估计算法研究

在介绍了利用到达时间差进行多站无源定位的方法后,该文在高精度定位要求下讨论了现有到达时间差估计方法,针对相参脉冲雷达信号提出了一种简化的时频相关方法：频率补偿到达时间差估计算法,避免了频率-时间二维搜索计算。这种方法具有估计精度高、计算量小、适用条件宽的优点。仿真试验验证了上述结论。     

到达时间差(TDOA)测向定位研究

主要阐述时差测向和时差定位的基本原理、时差定位的优点和时差定位难点的解决方法.     

基于约束总体最小二乘方法的到达时差到达频差无源定位算法

两步加权最小二乘方法(two-stage WLS)是求解TDOA/FDOA无源定位问题的经典线性方法,但也存在着定位偏差和均方误差对测量噪声的适应能力较差的缺点。该文根据TDOA/FDOA的伪线性定位方程组特点,将其建立为一种带约束条件的约束总体最小二乘(CTLS)模型,并采用拉格朗日乘子法求解带约束条件的CTLS问题,建立了几种最小二乘类定位方法的统一解,从而将约束加权最小二乘(CWLS)定位解和约束最小二乘(CLS)定位解变为该文CTLS定位解的特例。仿真表明,该文方法比两步加权最小二乘方法具有更低的均方误差,并能够有效减小定位偏差,因而具有更好的测量噪声适应能力。     

一种改进的TOA/AOA混合定位算法

在蜂窝网络中利用电波到达时间（TOA）对移动台（MS）进行定位估计时，也可利用服务基站（BS）提供较准确电波到达角（AOA）信息，以提高定位性能。为此，本文对Chan提出的电波到达时间差（TDOA）定位算法进行了改进，提出了一种既继承原算法的优点，又增加AOA测量值以提高定位性能的TOA/AOA混合定位算法，分析和仿真结果表明，只要AOA测量值达到一定精度，该算法就能取得比单纯TOA定位法更好的性能。     

基于相位差的伪线性加权最小二乘短基线定位

对辐射源进行无源定位是电子战领域的一个重要问题。针对短基线时差定位技术对时差测量精度要求很高的难题,提出了一种基于相位差的修正伪线性最小二乘算法。相较于非线性最小二乘法(NLS),修正伪线性最小二乘法的优势是可以得到目标位置表达式,不需要迭代运算,计算效率较高;不需要定位初值,避免了算法发散问题。理论分析和仿真均说明修正伪线性最小二乘法可用于短基线情况下的目标定位。     

基于到达时间差直方图的信号分选算法研究

到达时间差(TDOA)直方图分析是电子支援侦察雷达信号主分选的基础;相关信号分选算法的性能与TDOA直方图脉冲重复间隔(PRI)检测门限的设定密切相关。为揭示PRI检测门限与TDOA直方图参数之间的关系,解决传统PRI检测门限依靠经验设定、无法灵活调整的问题,该文从分析TDOA直方图与脉冲序列的统计性质入手,推导了直方图稳定PRI、抖动PRI和参差PRI检测门限的解析表达式,提出了基于TDOA直方图PRI检测的信号分选算法,并通过仿真验证了算法的有效性。     

基于DOA-TDOA-FDOA的单站无源相干定位代数解

针对利用单站接收多个外辐射源信号实现目标定位的问题,该文提出一种基于两步加权最小二乘的到达角度(DOA)、时差(TDOA)和频差(FDOA)联合定位代数解算法.首先,在第1步加权最小二乘估计中,通过引入辅助参数,将非线性的角度、时差和频差方程转化为伪线性形式,并利用加权最小二乘得到目标位置和速度的粗估计;而后在第2步加...     

基于到达角Kalman滤波的TDOA/AOA定位算法

基于Chan算法的TDOA/AOA定位算法是在Chan算法的信号到达时间差(TDOA)误差方程组里加上一个信号到达角(AOA)误差方程,利用加权最小二乘法(WLS)求解。其主要缺点是把移动台(MS)的横坐标、纵坐标与移动台到服务基站(BS)之间的距离作为3个相互独立的变量,忽略了3者之间的相关性。需要进行两次WLS计算,且最终的解为二值根。当AOA测量误差的方差不断增大时,对应的定位误差也随之增大。该文利用Kalman滤波算法对AOA的值进行估计,并将上述的3个变量简化为一个,只需一次WLS即可求得唯一解,减少了计算量,消除了根的模糊性。仿真结果表明,该方法简单,计算量小,有较高的定位精度和较好的稳健性。     

基于迭代最小二乘的水下三维高鲁棒性定位算法

为解决基于空间角信息水下3维定位中,闭式解算法中定位性能无法达到克拉默-拉奥界(CRLB)和牛顿迭代算法初始值选取问题,该文利用一种基于迭代最小二乘的高鲁棒性算法修正闭式解的残差项与选取迭代算法的初始值。利用伪线性加权最小二乘算法得到闭式解作为正则化修正迭代法的初始值,将迭代结果修正闭式解算法的残差项,通过迭代最小二乘法的交替运算,得到稳定精确的解。通过仿真验证了基于迭代最小二乘算法的高鲁棒性,消除伪线性加权最小二乘算法中残差项选取的不利影响,解决了迭代法初始值选取问题,得到与收敛情况下迭代法相近的定位性能。     

相位噪声对时差估计的影响分析

在到达时间差(TDOA)测量中,两异地接收站所配备的本振都会存在相位噪声,该相位噪声会影响时差测量的性能。该文分析了相位噪声对经典的互相关法时差估计无偏性的影响,同时推导了仅考虑相位噪声时TDOA估计精度的克拉美罗下限(CRLB)。并进一步得到了相位噪声与加性噪声都存在时的CRLB及其相对于加性噪声环境下的CRLB退化系数。仿真结果验证了理论分析的结果。     

一种基于半定松弛技术的TDOA-FDOA无源定位算法

在运动目标的无源定位场景下,闭式算法在低噪声情况下可以到达克拉美罗下界(CRLB),但是这些算法往往不能适应较大的测量噪声环境。针对目前闭式算法适应大噪声能力较差这一问题,该文联合到达时间差(TDOA)以及到达频率差(FDOA),提出一种基于半定松弛(SDR)技术的无源定位算法。该算法首先构建传统闭式解的伪线性方程,其次利用随机鲁棒最小二乘(SRLS)的思想以及目标参数与额外变量之间的非线性关系,将无源定位问题转化为了具有2次等式约束的最小二乘问题;随后,将半定松弛技术应用到这一问题上,约束最小二乘问题松弛为半定规划(SDP)问题,最后,借助优化工具箱可以有效地对目标参数进行求解。该文所提出的算法不需要初始值先验条件,仿真实验表明了所提算法的有效性。

     

基于虚拟参考站的同步三星时差定位系统广域差分校正算法

星历误差是导致同步三星时差定位系统定位误差的主要因素,该文针对传统差分校正算法在远离参考站区域对星历误差校正精度差的问题,提出一种基于虚拟参考站(VRS)的广域差分校正算法。首先证明两参考信号时差的差分残差近似为两参考站连线方向的线性函数;然后利用已有参考站的位置信息和参考信号的时差观测值,在目标辐射源位置处通过线性拟合构造一个VRS;最后将目标辐射源与VRS的时差观测值进行差分,从而实现对星历误差的高精度校正。仿真结果表明,相比传统差分校正算法,该方法可大范围消除星历误差对同步三星时差定位系统定位精度的影响,且定位精度可逼近CRLB。

     

稳健收敛的时差频差定位技术

为实现对目标位置和速度的精确定位,该文提出一种基于正则化理论的时差频差定位技术。该算法首先利用最大似然方法确定目标函数,然后通过传统牛顿法对目标位置和速度进行迭代求解。众所周知传统牛顿法对初始值要求较高,较差初始值会导致Hess矩阵趋于病态,从而致使迭代发散,该文引入正则化理论修正Hess矩阵,使其更加合理,保证算法稳健收敛。实验结果表明：相对于传统牛顿法,该文算法在初始值的选取上具有稳健性,对误差选取较大的初始值,仍能够保证算法的收敛性;相对于现有闭合式定位方法,该文算法在噪声较大时具有较好的定位精度,定位精度接近于Cramer-Rao界,具有广泛的实用价值。     

基于DOA和TDOI的主瓣扫描辐射源定位方法

针对具有已知扫描周期特性的辐射源无源定位问题,该文提出一种基于主瓣到达角(DOA)和扫描截获时间差(TDOI)的联合定位体制。通过对其定位误差的克拉美-罗下限(CRLB)推导,给出了联合定位体制的性能与DOA和信号截获时间(TOI)观测量的等效测角噪声功率比的关系。为了利用非线性联合观测量确定扫描辐射源的位置,通过将TDOI观测量转换成等效DOA观测量,给出一种加权伪线性最小二乘(WPLS)定位方法;为消除观测矩阵相关噪声导致的WPLS估计偏差,提出了一种加权辅助变量(WIV)定位方法,算法复杂度约为WPLS算法的2倍。仿真结果表明,WIV方法的定位误差在辐射源单个扫描周期内即可达到CRLB,定位性能与极大似然(ML)定位方法相当;随着观测次数的增多,WIV方法可以渐近达到无偏估计。