当前位置:主页 > 科技论文 > 网络通信论文 >

基于TDOA和TOA的定位技术研究

发布时间:2018-02-13 00:50

  本文关键词: 到达时差 到达时间 多维尺度分析 TDOA/FDOA联合定位 克拉美-罗下界 出处:《西安电子科技大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:无论是在民用系统还是在军用系统中,对目标的精确定位,都有着非常重要的作用。有源定位、无源定位以及自定位是目前常见的三种目标定位问题。其中,无源定位是在对目标不发射电磁波的条件下,通过测量辐射源诸如通信发射机、雷达等的电磁波,来确定目标的位置信息。其定位方式决定了无源定位具有隐蔽性强、不易被察觉的优点,因而使其成为现代一体化防空系统、远程预警系统以及机载对敌等方面的重要组成部分,在电子对抗领域发挥着与日俱增的关键作用。目前,在对目标的定位问题中,常用的定位参数主要有到达时差(TDOA)、到达时间(TOA)、到达角(AOA)以及它们的混合参数等。一方面,本文分别研究并分析了基于TDOA信息的静止目标和基于TDOA/FDOA信息的运动目标的定位算法。对于静止目标,主要介绍了几种经典的TDOA无源定位算法,并分析了各自的定位性能;对于运动目标,主要研究了几种常用的基于TDOA测量值和FDOA测量值的联合定位算法。另一方面,本文还介绍了一种基于TOA测量值的MDS(multi-dimensional scaling)定位算法,并对该算法进行改进,提出了一种新的利用多个时刻TOA测量值的MDS定位算法,大大提高了定位精度。本文的所有工作主要着眼于下述几个方面:(1)第一章首先简要叙述了几种常见的目标定位问题,尤其是无源定位的研究背景、研究意义及其发展历史和研究现状。随后重点介绍了用于定位的几种主要方法及其数学模型,同时研究了对于各种定位算法的常用的定位精度评价指标。(2)第二章首先介绍了TDOA定位算法的基本原理以及估计TDOA值的主要方法,然后重点介绍了3种典型的TDOA定位算法,包括加权最小二乘(WLS)算法、泰勒级数法以及Chan算法,并分别分析比较了各算法的优缺点及其定位性能。(3)第三章首先介绍了一种近些年提出的多维尺度分析(MDS)算法以及它在TOA定位问题中的应用,随后在此基础上对该算法进行改进,针对多运动基站的TOA定位模型,提出了一种新的利用多个时刻TOA测量值的MDS定位算法,该算法考虑了二阶误差项的影响,在传统MDS算法的基础上利用了多个时刻的基站位置信息和TOA测量信息,进一步提高了定位精度。(4)第四章主要研究了针对运动目标的定位问题,介绍了几种常用的基于TDOA测量值以及FDOA测量值的联合定位算法,包括总体最小二乘(TLS)算法、泰勒级数法以及两步最小二乘算法,并分析比较了它们各自对目标位置和速度的估计性能。
[Abstract]:In both civil and military systems, the precise positioning of targets plays a very important role. Active location, passive location and self-positioning are three common target positioning problems. Passive location is to determine the location information of the target by measuring the electromagnetic waves of emitter such as communication transmitter, radar and so on under the condition that no electromagnetic wave is emitted to the target. Its undetectable advantages make it an important component of modern integrated air defense systems, long-range early warning systems and airborne enemies, playing an increasingly critical role in the field of electronic countermeasures. In the problem of target location, the commonly used location parameters are time difference of arrival (TDOA), arrival time (TOAA), arrival angle (AOAA) and their mixed parameters. In this paper, the static target location algorithm based on TDOA information and the moving target location algorithm based on TDOA/FDOA information are studied and analyzed respectively. For the static target, several classical TDOA passive localization algorithms are mainly introduced, and their localization performance is analyzed. For moving target, several commonly used joint localization algorithms based on TDOA measurement and FDOA measurement are studied. On the other hand, a MDS(multi-dimensional scaling algorithm based on TOA measurement is introduced, and the algorithm is improved. In this paper, a new MDS localization algorithm using TOA measurements at multiple times is proposed, which greatly improves the positioning accuracy. The first chapter focuses on the following aspects: in Chapter 1, several common target localization problems are briefly described. In particular, the research background, research significance, development history and present situation of passive location are introduced. Then, several main methods and their mathematical models for location are introduced. The second chapter introduces the basic principle of TDOA localization algorithm and the main methods of estimating TDOA value, and then introduces three typical TDOA localization algorithms. Including weighted least squares (WLS) algorithm, Taylor series method and Chan algorithm, The advantages and disadvantages of each algorithm and its localization performance are analyzed and compared respectively. In chapter 3, a multi-dimensional scale analysis (MDS) algorithm proposed in recent years and its application in TOA localization are introduced, and then the algorithm is improved. Based on the TOA location model of multi-moving base stations, a new MDS localization algorithm based on multi-time TOA measurements is proposed, which takes into account the effect of second-order error terms. Based on the traditional MDS algorithm, the position information of the base station and the TOA measurement information at several times are used to further improve the positioning accuracy. Chapter 4th focuses on the localization of moving targets. This paper introduces several common joint localization algorithms based on TDOA measurements and FDOA measurements, including the total least squares algorithm, the Taylor series method and the two-step least squares algorithm. The performance of their estimation of target position and velocity is analyzed and compared.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN95

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 丁学文;龚晓峰;武瑞娟;;TDOA测向定位相关算法的研究[J];现代电子技术;2009年01期

2 唐皓;吴季达;鲁东生;;基于TDOA原理计算信号源位置的算法探讨[J];计算机科学;2011年S1期

3 杨健;李学连;;基于TDOA的卫星干扰定位精度分析[J];中国无线电;2011年10期

4 张威;沈俊;张更新;;基于卫星星历的TDOA/FDOA研究[J];空间电子技术;2011年03期

5 俞一鸣;姚远;程学虎;;TDOA定位技术和实际应用简介[J];中国无线电;2013年11期

6 孙胜,李辉,韩崇昭;基于TDOA定位技术的仿真研究[J];无线通信技术;2002年04期

7 ;A COLLABORATIVE LOCATION MODEL FOR CELLULAR MOBILE POSITION LOCATION[J];Journal of Electronics;2004年06期

8 杨路英;TDOA定位技术及其误差分析[J];广东通信技术;2005年09期

9 孙柏;王玲;;一种简化的多算法协同定位的TDOA定位方法[J];信息安全与通信保密;2006年12期

10 林雪原;骆卉子;范文强;;一种TDOA/AOA联合定位的算法[J];兵工自动化;2010年06期

相关会议论文 前10条

1 龚福春;李文元;聂少涛;;基于3G网TDOA定位的中频误差分析[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年

2 李莉;邓平;刘林;范平志;;基于TDOA技术的蜂窝定位系统性能分析[A];四川省通信学会2001年学术年会论文集[C];2001年

3 Xin Xu;Wenjie Chen;Mingjun Jiang;;Multi-target Passive Location Based on the Algorithm of TDOA-Camberra[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年

4 杨晟;朱诗兵;乔熔岩;;移动节点非同步TDOA二维测距解析定位[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年

5 ;Source Localization Using TDOA Measurements with Sensor Location Uncertainty[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年

6 龚福春;李文元;聂少涛;;基于TDOA的3G通信网移动终端定位技术[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年

7 张宽;赵海;朱剑;李大舟;;基于TDOA的超声波测距系统设计与实现[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年

8 Siqi Yu;Chenglin Cai;Xiaohui Li;Simin Li;Kequn Deng;;Passive Location of Emitter Source in Low Orbit Dual-satellites System[A];第四届中国卫星导航学术年会论文集-S1 北斗/GNSS导航应用[C];2013年

9 陈新华;杨秀庭;;运动目标TDOA估计的实现[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年

10 张保峰;韩燕;张日华;;一种基于TDOA的三维空间无线定位算法[A];2007年中国通信学会“移动增值业务与应用”学术年会论文集[C];2007年

相关博士学位论文 前2条

1 毛永毅;无线通信系统定位技术的研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2008年

2 谢振华;X射线脉冲星空间导航定位的脉冲到达时间差测量技术研究[D];西安电子科技大学;2008年



本文编号:1506952

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/1506952.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户c5ff8***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com