运动单站短基线时差定位方法.pdf

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1、·技术前沿·航天电子对抗2016年第3期运动单站短基线时差定位方法马福和，张敏，郭福成，刘洋（国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）摘要：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。关键词：时差；定位；定位误差；克拉美罗限中

2、图分类号：TN９７文献标识码：AShort‐baselineTDOAlocalizationmethodusingasinglemovingobserverMaFuhe，ZhangMin，GuoFucheng，LiuYang（CollegeofElectronicScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha，Hunan４１００７３，China）Abstract：Consideringasignalwithlargetime‐bandwidt

3、hproduct，itiseasytoobtaintheTDOAofhighprecisionwithshortbaselinesothattheycanbeutilizedforemitterlocalization．Amethodutilizingthetimedifferenceofarrival（TDOA）ofshortbaselineonsinglemovingobserverisproposedtodeterminethelocationofanemitter．Aimingatresolvingthehighdegre

4、eofnonlinearitybetweentheTDOAandthelocationofthee‐mitter，thenonlineargaussnewtonrecursivealgorithmisproposed．TheCRLBofthislocalizationmethodisthenanalyzed．Simulationsbycomputeranalyzetheconvergenceandlocalizationofthemethodandconfirmthecorrectnessofthemethodandconclus

5、ion．Keywords：TDOA；localization；localizationerror；CRLB随着基线增长，该方法对天线阵元的数量要求会更高，0引言系统设备复杂度高、代价巨大且通道间存在幅相不一利用被动接收的辐射源信号确定其位置的无源定致的问题；基于观测器机动的相位差直接定位方法，仅位技术，在电子侦察、监视和人员搜救等诸多民用和军需单基线即可实现定位，系统构成简单，定位精度较［１］事领域中具有广泛应用。常用的运动单站无源定位高。但较长的干涉仪基线会导致定位模糊点的数量增技术中，利用干涉仪测相位差的辐射源定位技术较为多，

6、从而使得计算的复杂度大幅增加，需要很长的时间［２‐３］常见，包括基于干涉仪测向和干涉仪相位差直接定积累来消除模糊；利用单个基线的旋转来消除相位差［４‐７］位技术等。干涉仪基线长度越长，则对应的定位精模糊的旋转干涉仪相位差定位方法，其定位原理和观度越高。但是随着基线的增长，基于相位干涉仪体制测器机动的定位原理相同，该方法仅靠干涉仪的旋转的定位方法模糊问题尤为严重，消除相位差的模糊是即可产生较大程度的基线时变。但是实现干涉仪的旋相位干涉仪定位技术的关键问题。转工程上难度较大，同样存在相位差模糊严重、定位模已有的多种解相位差模糊方法中，

7、利用多通道阵糊点数量多的问题。列干涉仪解相位差模糊测向的定位方法需要多通道。相比于相位差定位，利用脉冲信号的到达时差定位方法，具有观测量无模糊的特点。为了实现时差高收稿日期：2016－01－29；2016－04－14修回。精度定位，传统的时差定位通常需要空间上分隔开的作者简介：马福和（1991－），男，硕士研究生，主要研究方向为信号多个观测站。这对多观测站之间的时间同步、数据传处理、无源定位技术。—４—·技术前沿·马福和，等：运动单站短基线时差定位方法２０１６，３２（３）输提出了较高的要求。另外，观测站之间间隔越远，定对高精度定位

8、至关重要。位精度越高，而对于越来越广泛使用的窄波束辐射源文献［８］中给出了时差测量的理论误差下限：－１／２（如相控阵雷达），多个观测站可能无法形成时差，从而CRLB≥（０τ．３９／B）（BTSNR）（１）导致定位失效。式中，B表示信号的带宽，T表示