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传感器位置误差条件下仅用到达频率差的无源定位性能分析

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航空学报 2011年第8期32卷 1497-1505页

作者：李金洲郭福成国防科学技术大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

传感器自身的位置误差对辐射源的无源定位精度可能有较大影响,详细分析并推导了在存在传感器位置误差条件下,仅使用到达频率差(FDOA)参数对辐射源定位时,定位精度的克拉美罗下限(CRLB)和均方误差(MSE)。在传感器位置误差条件下,提出仅用... 详细信息

传感器自身的位置误差对辐射源的无源定位精度可能有较大影响,详细分析并推导了在存在传感器位置误差条件下,仅使用到达频率差(FDOA)参数对辐射源定位时,定位精度的克拉美罗下限(CRLB)和均方误差(MSE)。在传感器位置误差条件下,提出仅用FDOA来同时估计辐射源和传感器位置的泰勒级数方法,并证明该定位方法理论上的MSE和CRLB一致。实验中在给定较好初始解的情况下,泰勒级数方法的估计精度基本上达到了CRLB,同时也验证了定位误差CRLB和MSE性能理论分析的正确性。

关键词：无源定位到达频率差泰勒级数克拉美罗下限均方误差

基于MUSIC的高分辨率到达频率差估计方法

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火力与指挥控制 2014年第5期39卷 36-39页

作者：李刚吕泽均徐铸四川大学视觉合成图形图像技术国防重点学科实验室成都610064 四川大学计算机学院国家空管自动化系统技术重点实验室成都610064 成都信息工程学院软件工程学院成都610225

多重信号分类(MUSIC)算法具有高分辨率、高精度和同频多信号的频率估计能力,利用这一性能可将其应用于到达频率差估计,得到基于MUSIC的到达频率差估计方法。这种方法在不同信噪比、带宽、采样率和积分时间等条件下,均能对到达频率差进... 详细信息

多重信号分类(MUSIC)算法具有高分辨率、高精度和同频多信号的频率估计能力,利用这一性能可将其应用于到达频率差估计,得到基于MUSIC的到达频率差估计方法。这种方法在不同信噪比、带宽、采样率和积分时间等条件下,均能对到达频率差进行高精确估计,仿真结果验证了该算法的可行性、有效性和稳健性。

关键词：无源定位 MUSIC算法到达频率差

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基于四阶累积量的到达频率差估计算法

电讯技术 2006年第2期46卷 172-176页

作者：李盛吕泽均张扬电子科技大学电子工程学院中国西南电子技术研究所成都610036

研究了基于四阶累积量的到达频率差估计算法,并给出了该算法的离散实现方法。该算法利用高阶累积量的特性,在相关的噪声环境下,对到达频率差作出了精确估计。仿真结果验证了该算法的有效性。

关键词：无源定位四阶累积量到达频率差到达时间差估计算法

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无需先验测量误差的定位节点选择方法

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 35-41页

作者：汤建龙解佳龙陈弘凯西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071

针对现有定位节点选择算法依赖先验测量误差的问题,研究了一种不依赖先验测量误差的时差与频差无源定位节点选择方法,该方法将两步加权最小二乘定位算法中目标估计误差协方差作为目标函数。在给定可用定位节点数目的情况下,通过引入一... 详细信息

针对现有定位节点选择算法依赖先验测量误差的问题,研究了一种不依赖先验测量误差的时差与频差无源定位节点选择方法,该方法将两步加权最小二乘定位算法中目标估计误差协方差作为目标函数。在给定可用定位节点数目的情况下,通过引入一组布尔量构建关于目标函数为带约束的最小估计误差寻优问题,通过半定松弛技术将非凸问题转为半定规划问题进行求解,依据最小化问题特性,使得所提算法不依赖先验测量误差。仿真结果表明,不依赖测量误差的方法与穷举搜索法相比在定位性能上无太大差别;相比于穷尽搜索算法,所提方法复杂度低、实时性好。同时,仿真结果进一步表明在对运动目标定位过程中,及时调整定位节点组合的必要性。

关键词：无源定位到达时间差到达频率差半定规划节点优选

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

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信号处理 2024年

作者：肖敏睿王巍尤明懿陈新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

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... 详细信息

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。

关键词：到达时间差到达频率差时频统误差交替迭代航迹优化

利用船舶噪声线谱的TDOA和FDOA定位方法研究

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云南民族大学学报(自然科学版) 2024年

作者：赵雨佳邢传玺姜佳圆许奕云南民族大学电气信息工程学院

船舶辐射噪声作为海洋环境噪声的主要来源，是众多噪声源综合作用的结果。船舶辐射噪声中含有丰富的特征信息，是对目标进行跟踪、定位的重要依据。针对两阶段加权最小二乘法（TSWLS）在第一阶段引入多余变量引起的定位不准确的问题，... 详细信息

船舶辐射噪声作为海洋环境噪声的主要来源，是众多噪声源综合作用的结果。船舶辐射噪声中含有丰富的特征信息，是对目标进行跟踪、定位的重要依据。针对两阶段加权最小二乘法（TSWLS）在第一阶段引入多余变量引起的定位不准确的问题，本文将船舶辐射噪声线谱作为信号源，提出了利用入侵杂草优化算法（IWO）和加权最小二乘算法（WLS）的水下到达时间差（TDOA）和到达频率差（FDOA）联合定位的方法。仿真结果表明，噪声方差在-40dB到0dB时，本文所提方法的速度以及位置的偏差和均方根误差均低于传统的两阶段加权最小二乘法（TSWLS）和迭代加权最小二乘法（ICWLS）。所以浅海环境下利用船舶辐射噪声线谱对其进行定位对军事和安全保障方面都具有重要意义。

关键词：船舶辐射噪声线谱最小二乘入侵杂草优化算法到达时间差到达频率差

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利用高斯牛顿迭代的时频差无源定位算法

西安电子科技大学学报 2023年第1期50卷 19-28,47页

作者：汤建龙解佳龙薛成均西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071

针对传统高斯牛顿迭代法在时差-频差定位中因迭代初始值不准而易出现的不收敛问题,提出一种基于约束加权最小二乘(CWLS)的高斯牛顿迭代定位算法。该算法首先将定位问题中关于目标位置、速度的时差-频差非线性定位方程转化为伪线性方程,... 详细信息

针对传统高斯牛顿迭代法在时差-频差定位中因迭代初始值不准而易出现的不收敛问题,提出一种基于约束加权最小二乘(CWLS)的高斯牛顿迭代定位算法。该算法首先将定位问题中关于目标位置、速度的时差-频差非线性定位方程转化为伪线性方程,分步估计目标位置、速度初始值;为实现初始值的精确估计,将目标位置与辅助变量等式约束关系松弛为二阶锥约束(SOCP)条件;引入随机鲁棒最小二乘(SRLS)构建新的线性关系,当新线性关系的最小二乘解不满足二阶锥约束条件时,使用半定规划(SDP)技术求解目标位置的估计解,通过获得的目标位置来对目标速度进行求解;获得目标参数估计初始值后,建立时差-频差定位系统下关于目标位置与速度的高斯牛顿迭代方程,利用高斯牛顿迭代对目标参数进行寻优求解,该迭代过程不需要引入辅助参数,可以直接得到目标参数。仿真实验表明,所提算法对近场目标与远场目标均有很好的定位效果,较已有经典两步加权算法,其鲁棒性好、定位精度高。同时,仿真结果表明了高斯牛顿迭代方程时对初始值优化的必要性。

关键词：无源定位到达时间差到达频率差高斯牛顿迭代克拉美罗下界

基于TDOA/FDOA相位条纹的高精度GPS信号跟踪方法

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电子与信息学报 2022年第9期44卷 3186-3194页

作者：王芮王兆瑞李建斌金声震中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049

针对传统GPS接收机跟踪环路结构复杂,以及在低信噪比(SNR)、高动态条件下跟踪性能较差的问题,该文提出一种基于相位条纹斜率检测的跟踪新方法。通过采用到达时差(TDOA)的频域相位测量伪码时延,到达频差(FDOA)的时域相位测量载波多普勒... 详细信息

针对传统GPS接收机跟踪环路结构复杂,以及在低信噪比(SNR)、高动态条件下跟踪性能较差的问题,该文提出一种基于相位条纹斜率检测的跟踪新方法。通过采用到达时差(TDOA)的频域相位测量伪码时延,到达频差(FDOA)的时域相位测量载波多普勒频偏。该方法降低了环路实现的复杂度,同时提高了跟踪精度。仿真结果验证了该方法的有效性和稳定性,在载噪比为32 dB-Hz时,相比传统方法,基于TDOA/FDOA相位条纹法的码相位测量精度提高了60%,载波多普勒测量精度提高了31%,且在高动态环境中也能实现精确跟踪,对改善GPS接收机跟踪性能具有研究意义。

关键词： GPS 码跟踪到达时间差载波跟踪到达频率差相位条纹 Hough变换

基于正则化约束总体最小二乘的TDOA/FDOA无源定位方法

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哈尔滨工业大学学报 2022年第5期54卷 81-87页

作者：国强李文韬哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001

目前在基于到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)的多站无源定位模型中,噪声的干扰、接收站和目标位置的不合理分布以及接收站的个数均会对定位模型中的系数矩阵造成影响,因此在实际的求解过程中系数矩阵可能会出现病态的问题,这在很大... 详细信息

目前在基于到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)的多站无源定位模型中,噪声的干扰、接收站和目标位置的不合理分布以及接收站的个数均会对定位模型中的系数矩阵造成影响,因此在实际的求解过程中系数矩阵可能会出现病态的问题,这在很大程度上会对定位结果产生影响。为了进一步在系数矩阵出现病态的情况下确保定位精度,提出了一种基于正则化约束总体最小二乘(RCTLS)的闭式解析法。该方法分为两步,第一步针对TDOA/FDOA定位问题建立基于RCTLS思想的定位模型,同时基于最小化均方误差的准则求解正则化参数,之后通过数学推导给出该模型的闭式解析解;第二步是利用约束条件建立关于第一步估计误差的方程并进行求解,最后利用求得的解对第一步的估计结果进行修正。仿真结果表明:本文方法通过牺牲了无偏性取得了低于两步加权最小二乘法(TSWLS)和约束总体最小二乘法(CTLS)的均方根误差(RMSE),而且在系数矩阵出现病态的情况下,其定位性能较TSWLS方法和CTLS方法也更为稳定。

关键词：无源定位到达时间差到达频率差正则化约束最小二乘均方根误差

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