存在时频统误差条件下的联合时频差定位与观测站航迹优化方法

作     者：肖敏睿 王巍 尤明懿 陈新 

作者机构：上海交通大学感知科学与工程学院 中国电子科技集团公司第三十六研究所 电磁空间安全全国重点实验室 

出 版 物：《信号处理》 (Journal of Signal Processing)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 

基　　金：智慧地球重点实验室基金资助(FK2023ZD01-02) 国家自然科学基金重点项目(U20B2038,62231010,U21B2001) 国家自然科学基金面上项目(61971278) 

主　　题：到达时间差 到达频率差 时频统误差 交替迭代 航迹优化 

摘      要：近年来，无源定位技术在认知通信、频谱管控、电子战等众多领域中得到了诸多应用，时频差联合定位以其测量精度高、所需观测站数量少、具有唯一解且不易出现模糊现象等优点，受到国内外的广泛关注与应用。时频差联合定位通常需要观测站之间精确时频同步，然而当观测站的授时服务无法使用或受到干扰时，观测站之间的时频同步无法得到保证，时延频偏的存在将会对定位性能造成严重影响。为了提高时频统误差存在条件下的定位精度，本文提出了一种联合时频差定位与观测站航迹优化的方法，该方法主要包括交替迭代定位和观测站航迹优化这两个部分。第一部分交替迭代定位中，通过对目标源位置和时频统误差的交替迭代估计，将参数的高维求解问题转化为了两个低维问题，大幅降低了计算复杂度，其中交替迭代法的迭代初始值通过差分法获得。第二部分观测站航迹优化在第一部分定位估计结果的基础上，构建了一种考虑目标源位置估计不确定性的观测站航迹优化代价函数，并基于粒子滤波方法进行了高效求解。通过仿真实验可知，定位求解参数的计算复杂度较低；当测量噪声较小时，本文所提算法位置估计的均方根误差能够逼近克拉美罗下界；与无观测航迹优化相比，定位精度和时频统误差的估计准确度得到了有效提高。