非对称构型多站时差定位系统定位精度分析

以空间四站时差定位系统为例对多站时差定位系统原理进行阐述,推导定位系统的定位精度并分析影响系统定位精度的因素。通过仿真分析多站时差定位系统在不同空间构型、站间距、时差测量误差、位置误差条件下对地面辐射源的定位精度得出:多站时差定位系统的空间构型直接影响定位精度,主辅站间距长度越长定位精度越好;各站位置误差比时差测量误差对定位精度的影响更大;对于多站定位系统出现的非对称空间构型,通过合理的布站优化可以提升对某一固定辐射源的定位精度。     

三星时差定位系统的四站标定方法

为了提高三星时差定位系统的定位精度,提出了四站标校方法。经四站标校后,消除 了时差测量系统误差和副星相对位置误差对定位精度的影响,为分析标校效果,建立了标校 后仍存在的误差与定位误差的定量关系,并证实四站标校方法可以在较大范围内改善定位精 度。
     

双星TDOA/FDOA定位系统的目标定位精度分析

根据双星时差/频差(TDOA/FDOA)的定位原理,推导了目标定位精度模型,分析了目标定位精度与轨道高度、星间基线长度、TDOA测量精度、FDOA测量精度、卫星速度测量精度、卫星位置测量精度等误差源之间的关系。分析结果表明:测量因素中的FDOA测量精度和卫星速度测量精度,是影响双星定位的关键因素;而TDOA测量精度和卫星位置测量精度,对目标定位精度的影响较小。     

一种三星时差定位系统的校正算法研究

时差测量误差和卫星位置测量误差的存在,使得三星时差定位系统对目标的定位精度受到较大影响.在借鉴差分GPS原理基础上,提出了一种使用单个参考源的校正算法.该算法通过对一个地理位置已知的地面参考源的测量得到两组时差测量值,将这两组时差值用到对目标位置的解算当中,通过增加的时差观测量对部分系统误差进行了修正,从而提高了三星时差定位系统的定位精度.     

一种多标校源的高轨伴星时差频差定位算法

针对高轨伴星时差频差无源定位系统中卫星位置、速度、时差和频差等参数的测量系统误差严重影响定位精度的问题,提出了一种基于四个或四个以上已知位置的地面标校源的高斯-牛顿定位算法。该算法首先利用差分法消除星间时差、频差测量的系统误差,再利用标校源的时差频差测量方程组估计出主星和伴星的相对位置和相对速度误差,最后结合时差、频差、地球球面以确定非合作辐射源位置。理论和数字仿真均表明在时差和频差测量的随机误差较小时,本文算法的均方根误差（MSE）接近克拉美-罗下限(CRLB)。
     

高低轨双星时频模糊雷达信号的频差估计算法

针对高低轨双星定位系统中，雷达信号定位参数估计结果同时存在时差与频差模糊的问题，分析了相参脉冲串信号的模糊特性；利用粗略配对的脉冲串获得到达时间差序列，避免了对时域高度密集的脉冲进行配对的难题；在此基础上，提出了对时差序列进行中心差分计算频差粗估值实现频差模糊消除的方法；推导得出了频差粗值误差随着辐射源载频的增加、脉冲到达时间测量误差的增大、时差差分间隔的减小而增大的结论。仿真结果表明，频差粗值误差与理论值一致；通过设置合理的差分间隔，得到无模糊的频差粗值以后，频差精估精度逼近CRLB。新算法便于工程实现，对长基线定位系统中雷达信号的频差估计具有一定参考价值。     

利用时差/频差联合算法提高四星定位精度研究

为了有效提高四星空间定位精度和四星定位系统在工程上的可实现性,在四星时差(TDOA)定位算法的基础上,引入频差信息,用时差/频差(TDOA/FDOA)联合定位算法对四星定位的几何精度因子(GDOP)进行优化。仿真结果表明:与TDOA定位相比,绝对位置测量精度对TDOA/FDOA定位精度的影响很小;且在相同参数条件下,针对菱形构型,四星TDOA/FDOA联合定位拥有更好的精度和更均匀的GDOP分布;四星TDOA/FDOA联合定位精度优于四星TDOA的定位精度。     

数字相关法测时差的工程实现

时差测量精度是定位技术的关键指标。传统模拟法的时差测量精度随输入信号的沿宽加大而变坏(相同信噪比),当信号沿宽达到1500ns时,其时差测量精度已不能满足定位系统的要求。而数字相关法能适应不同沿宽的雷达信号时差的高精度测量。介绍了利用A/D、DSP和FPGA等器件搭建的硬件系统来实现数字相关法时差测量的方法。重点讨论了A/D采样模式、数字滤波、相关算法简化、插值技术及最终数据的统计处理。该方法具有一定的普遍适用性。     

基于遗传算法的空间时差定位星座设计

针对三星时差测量定位系统,基于高精度的WGS-84地球模型,分析了定位算法的位置精度衰减因子(PDOP).综合考虑覆盖范围、定位精度以及星座发射能力等因素,提出了一种基于遗传算法的星座设计方法.该方法基于进化论,使用概率搜索方式,能更好的进行星座优化.通过仿真实验验证了所设计的星座的适应性是已有文献中星座的2倍以上,能够有效进行空间时差定位.     

基于脉冲星联合定位模型的TOA预测模型误差修正算法

为提高脉冲星导航定位精度，修正脉冲信号到达时间的预测误差，文章提出一种基于多航天器联合观测数据的脉冲到达时间预测模型误差修正算法。该算法利用航天器和基准站之间的联合观测数据，通过相关运算测量脉冲到达时间差；通过数学推导得出航天器与基准站之间的位置关系与脉冲到达时间预测模型的关系；利用扩展卡尔曼滤波算法融合多颗不同辐射方向的脉冲星的脉冲到达时间差，实时在线修正预测模型参数误差。仿真实验结果表明，当观测时间超过100秒时，该方法可抑制脉冲信号到达时间预测模型的漂移误差。该方法可用于基于脉冲星的深空探测器自主导航系统，提高导航定位精度和脉冲信号到达时间预测精度。     

时差定位卫星簇的时域关联干扰方法研究

时差定位卫星簇对地表的辐射源存在很大威胁.为保护目标辐射源,在分析时差定位卫星簇TDOA脉冲配对的原理的基础上,提出一种新的主动干扰方法.即通过控制干扰脉冲与辐射源脉冲之间的时域关联关系,达到欺骗时差定位卫星的TDOA估计.仿真计算表明,适当的脉冲发射时间和脉冲宽度的同频干扰源对辐射源位置信息的保护具有可行性和有效性.     

基于TDOA的非同步照射辐射源定位算法

针对现有基于信号到达时差（TDOA）的定位算法难以适应辐射源信号非同步到达的定位问题,提出了一种新的非同步照射辐射源定位算法。该算法利用脉冲样本图外推各站辐射源脉冲的到达时间（TOA）序列,进而计算TDOA序列（TDOAs）,解决了非同步照射引起的TDOA计算困难问题,通过两条双曲线的渐近线交点求取初值,通过牛顿迭代法实现对辐射源位置的估计。最后给出的数值仿真结果验证了该方法的有效性。     

双向互选最近邻准则下的多目标TDOA无源定位

为有效解决多目标无源定位中的数据关联难题,提出双向互选最近邻多目标数据关联算法。该算法借鉴全局最近邻思想解决多目标到达时差(TDOA)测量数据关联问题,在设置检测门限对时差测量数据进行关联初选的基础上,将所有目标和初选后数据的关联配对关系进行全局考虑,通过对初选后数据的前后向互选来解决多目标时差测量数据的正确关联问题。该算法在从众多时差测量数据关联配对点中提取真实目标位置的同时,可有效解决时差无源定位中的定位模糊问题,算法模块也可应用到多星测时差、测向-测时差等无源定位系统中。仿真结果表明,该算法能有效解决多目标时差测量数据的关联问题,最终实现对多目标的无源定位。     

雷达信号时差频差测量定位工程实现技术研究

针对星载时差频差无源定位系统对地海面雷达信号定位工程实现需要考虑的实际问题,对雷达信号时差频差测量关键技术进行研究.首先研究了雷达信号时差频差测量方法,然后研究了双星时差频差模糊条件并提出解模糊方法,最后,研究了长时间积累对到达频差的影响,给出随时间变化频差补偿方法.     

基于时差频差角度的低轨双星动目标融合跟踪方法

针对低轨双星时差频差定位系统在对运动目标定位中忽略其运动速度会引起较大的定位偏差以及定位跟踪的初值选取等问题,提出了一种对运动目标的双星时差频差信息融合主星的二维到达角（AOA）信息的融合无源跟踪新方法。首先建立测量模型和等高程目标运动状态模型,在此基础上采用扩展卡尔曼滤波（EKF）方法对运动目标进行跟踪定位。仿真分析表明,该方法可达到克拉美‐罗下限（CRLB ）,且收敛后对目标的速度和航向估计有较大的提高。     

运动单站短基线时差定位方法

对于时宽带宽积较大的信号,以短基线即可获得高精度的时差,从而实现辐射源高精度定位。提出了一种基于单个运动平台的短基线到达时差（TDOA ）定位体制,针对到达时差观测量与辐射源位置的高度非线性关系,提出了一种基于高斯牛顿迭代的定位解算方法,并对该定位理论误差下限（CRLB ）进行了分析。计算机仿真对方法的收敛性能、定位误差进行了分析和验证。     

基于TDOA/FDOA不相关估计的选择融合定位方法

为提高单独到达时差或频差定位精度,本文首先提出可达TDOA克拉美罗界的TDOA解析解,然后采用最大似然网格搜索算法获得FDOA定位解,最后采用基于TDOA/FDOA不相关估计选择融合的解形成联合解。仿真和理论分析表明:该联合算法定位性能优于单独定位,定位精度在有或无地球约束时均可达联合的克拉美罗界。     

高低轨双星时频差无源定位精度

高低轨卫星联合定位是提高地面辐射源无源定位精度的有效方法。从时差基线、速度差增加方面分析了高低轨双星定位精度相对同轨卫星定位精度高的原因,推导出高低轨双星时频差定位误差分布表达式,分析了高低轨联合定位适用的时频差测量方法及其测量精度。仿真分析结果表明:在低轨卫星星下点附近较大范围内,定位精度达到百米量级。验证了双星相对位置变化、时频差测量误差、高低轨卫星自身位置速度测量误差等因素对高低轨双星定位精度的影响。     

基于共轭模糊函数的时差-频差联合估计方法

提出了一种新的二阶到达时差（TDOA）和到达频差（FDOA）联合估计算法。该方法利用非圆信号具有非零二阶共轭矩这一特点构造所谓二阶共轭模糊函数,通过对该模糊函数进行二维极值搜索获得TDOA和FDOA的联合估计。新方法能够抑制相关噪声,但计算复杂度远小于传统高阶累积量方法。