一种基于双站协同的时差频差定位方法

在无源定位系统探测地球地面或海面目标时,考虑到目标在地球椭球面上,不能忽视地球曲率带来的影响。采用地球椭球模型,基于双空中观测站协同的时差频差无源定位方法,首先建立大地直角坐标系,然后利用双站接收目标的到达时差和到达频差信息,运用构建矩阵的方法解算一元四次方程,得出目标的大地直角位置坐标,并研究了双站的几何精度因子。相比四站时差定位算法,所提算法有更高的应用价值,为对远距离地面或海面目标无源探测提供了一种新的技术思路。     

W-CDMA中基于TDOA的无线定位技术研究

随着移动通信的发展,利用无线蜂窝通信定位的需求日益迫切。尤其是美国联邦通信委员会(FCC)E-911条例中有关定位要求,对利用无线蜂窝通信定位技术的研究起了很大的推动作用。提出了一种基于TDOA的实际可行的定位实现方案和算法。该算法实用性强,对传统定位方法进行了改进和补充。该实现方案的另一优点是不需要各基站同步。给出了利用该实现方案和算法在W-CDMA环境下的仿真结果和性能分析。     

运动多站无源时差/频差联合定位方法

鉴于无源定位技术已经成为现代信息化作战的核心技术,提出了一种新的运动多站无源时差(time difference of arrival, TDOA)频差(frequency difference of arrival, FDOA)联合定位方法去解决无源定位系统中的非线性最优化问题。通过智能算法的启发,将优化后的基于线性递减权重和物竞天择的粒子群算法(particle swarm optimization algorithm based on linear decreasing weight and natural selection, WSPSO)与经典加权最小二乘算法(weighted least squares, WLS)相联合对目标进行跟踪定位。加权最小二乘定位算法在4个基站的情况下无法实现对辐射源的定位,所得定位结果会出现多解。而所提的运动多站联合定位算法在4个基站的条件下不存在初始目标位置估计和局部收敛等问题就能够实现辐射源的精确定位。通过大量仿真结果分析,本文所提的智能优化定位算法具有更高的目标定位精度和更稳健的定位性能,优于标准粒子群算法与优化PSO算法。     

基于TDOA/AOA混合的高精度室内可见光定位算法

为了提高室内三维空间的定位精度,提出了一种基于联合到达时间差与到达角度(time difference of arrival/angle of arrival,TDOA/AOA)信息的混合定位算法。由于构建的目标函数具有非凸性,采用传统定位算法在目标函数求解过程中会出现局部最优解的问题。因此,针对该问题,将目标函数转成二次约束二次规划问题,通过引入半定松弛(semi-definite relaxation,SDR)方法将目标函数转换为二阶锥规划(second order cone programming, SOCP)问题,寻找全局最优解。其次,针对SOCP无法对凸包外的目标进行有效定位的问题,在该算法的基础上引入了惩罚项,使松弛后的约束条件进一步逼近原始约束条件,解决了定位过程中的凸包问题。数值仿真结果表明:在10 m×10 m×3 m的三维定位空间内,选取40×40个测试点,平均定位误差为1.39 cm,可实现室内三维空间高精度定位。与传统的混合定位算法相比,均能够获得较高的定位精度。     

约束最小二乘无源定位算法的求解与分析

针对约束最小二乘无源定位算法中最优Lagrange乘数的求解问题,提出了新的计算方法。通过详细分析该定位算法的最优化问题求解过程,给出了求解最优Lagrange乘数的准确公式,同时将其转化为等价的多项式方程,并推导了相应的多项式方程系数。通过仿真实验,分析了最小二乘定位算法的性能,重点分析了最优Lagrange乘数的选取对算法性能的影响,并给出了经验选取方法,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于TDOA的双站自适应滤波算法及可观测性研究

设计了一种由双观测站构成的系统,讨论了其目标运动分析问题。通过测得的方位序列和到达的时差,建立了状态方程和观测方程。运用扩展卡尔曼滤波算法,对目标的运动做出了分析。利用非线性系统的可观测性定理分析了该系统,得出了基于TDOA的双站跟踪算法的可观测性结论。通过蒙特卡洛模拟仿真,验证了所得的可观测性结论;仿真结果表明,系统具有收敛速度快、精度高、稳定性好等优点,有良好的应用前景。     

多被动探测器对多目标定位模型及仿真

对于探测目标间距较小的目标群,提出使用3个被动探测器的探测模型。首先,重点研究了多被动探测器对多目标进行定位的目标关联问题;然后,建立了3个被动探测器的机动模型,提出了3个被动探测器多目标定位的目标关联算法。最后,通过仿真分析了各种因素对目标关联的影响。仿真结果表明提出的3个被动探测器机动模型和目标关联算法是有效的。     

机载单站多目标无源定位算法

针对当前机载单站对多目标定位精度不高和对多目标信号分选要求过高的不足,提出了基于贝叶斯后验概率最大化原理的机载单站多目标无源定位算法。该算法直接利用干涉仪获得多目标的混合相位差序列,同时融合载机的运动模型和多目标位置先验信息,提高了对多目标定位的精度和分辨率,降低了系统对多目标信号分选的要求。仿真实验表明了该算法的有效性。     

基于遗传算法的TDOA定位系统的最优布站算法

为提高到达时间差(time difference of arrival,TDOA)定位系统的定位精度,提出了利用遗传算法(genetic algorithm,GA)寻找规定平面区域内TDOA定位系统的最佳布站策略,其所遵循的最佳布站原则是使得定位的目标空间的定位误差的Cramer-Rao界的平均值最小。对GA的站点位置编码和适应度函数的选择进行了研究,在此基础上提出了GA的寻优布站算法。仿真结果表明,该算法的寻优布站结果接近于系统的最优布站。     

采用改进遗传算法解决TDOA定位估计中的非线性优化问题

提出了当接收端在空间随机分布时 ,利用改进遗传算法解决TDOA定位估计中遇到的非线性最优化问题。采用浮点数编码遗传算法 ,引入一个非均匀变异算子 ,针对TDOA方式进行最佳坐标搜索。实验表明 ,在保证种群数量的情况下 ,该算法性能稳定 ,能找到逼近全局最优点的解 ,相对于其它算法精度更高     

利用互模糊函数联合估计的双星高精度定位技术

针对高精度双星定位系统对参数测量精度的需求,围绕解决高精度时差/频差测量的技术问题,建立了利用双星对地面辐射源定位模型,通过定位精度分析,给出了高精度定位对时差/频差测量精度的要求。通过分析高精度时差/频差测量的各种方法和技术途径,提出了一种利用互模糊函数进行时差/频差联合估计的方法。仿真实验结果表明该方法可以适应各种脉冲信号类型,测量精度较高。     

Joint TDOA and AOA location algorithm

For the joint time difference of arrival(TDOA) and angle of arrival(AOA) location scene,two methods are proposed based on the rectangular coordinates and the polar coordinates,respectively.The problem is solved perfectly by calculating the target position with the joint TDOA and AOA location.On the condition of rectangular coordinates,first of all,it figures out the radial range between target and reference stations,then calculates the location of the target.In the case of polar coordinates,first of all,it figures out the azimuth between target and reference stations,then figures out the radial range between target and reference stations,finally obtains the location of the target.Simultaneously,simulation analyses show that the theoretical analysis is correct,and the proposed methods also provide the application of the joint TDOA and AOA location algorithm with the theoretical basis.     

基于几何精度稀释的矢量潜标最优布站

矢量潜标阵列是重要的反潜警戒声纳系统, 其目标精确定位能力能够为反潜警戒提供重要的信息支撑。对此, 以几何精度稀释(geometrical dilution of precision, GDOP)为定位系统性能评价指标, 推导了多阵元情况下基于到达方向定位(direction of arrival, DOA)及基于到达时差(time difference of arrival, TDOA)定位的GDOP表达式, 并仿真比较了不同阵元数量对定位性能的影响, 不同布站几何的阵列半径敏感度、测量误差敏感度、站址误差敏感度和有效作用范围等。结合潜标阵列实际应用环境, 通过仿真结果对比可以发现, 四元Y型阵是基于GDOP衡量标准的矢量潜标阵列的最优布站。     

基于时差和频差的固定多站定位方法及分析

针对利用信号时差和频差信息的固定多站对运动辐射源定位问题,提出了一种基于加权最小二乘的单次定位解算新方法和基于扩展卡尔曼滤波的多次定位跟踪滤波方法。分析了存在时差和频差参数测量误差条件下的单次定位误差克拉美-罗下限几何分布图,并仿真了多次定位条件下的定位性能,将其与仅测时差定位的性能进行了比较。仿真表明,增加频差信息有助于提高对运动辐射源的定位跟踪精度。     

BFGS quasi-Newton location algorithm using TDOAs and GROAs

With the emergence of location-based applications in various fields,the higher accuracy of positioning is demanded.By utilizing the time differences of arrival(TDOAs) and gain ratios of arrival(GROAs),an efficient algorithm for estimating the position is proposed,which exploits the Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno(BFGS) quasi-Newton method to solve nonlinear equations at the source location under the additive measurement error.Although the accuracy of two-step weighted-least-square(WLS) method based on TDOAs and GROAs is very high,this method has a high computational complexity.While the proposed approach can achieve the same accuracy and bias with the lower computational complexity when the signal-to-noise ratio(SNR) is high,especially it can achieve better accuracy and smaller bias at a lower SNR.The proposed algorithm can be applied to the actual environment due to its real-time property and good robust performance.Simulation results show that with a good initial guess to begin with,the proposed estimator converges to the true solution and achieves the Cramer-Rao lower bound(CRLB) accuracy for both near-field and far-field sources.     

政府补贴下的再制造逆向物流多目标选址模型及算法

考虑政府行为对再制造逆向物流的影响,本文通过对社会成本、经济成本和回收收入的优化,构建一个多周期多目标的动态混合整数规划模型.在模型中对政府补贴行为进行定量描述,其补贴大小与实际回收率、规定回收率以及单位补贴等相关,以及据此设计多目标粒子群算法对模型进行求解.通过仿真实例,验证模型的有效性和算法的可行性,并对政府补贴参数进行了灵敏度分析.     

发射站/接收站位置误差下无源雷达DOA-TDOA目标定位算法

无源雷达中发射站和接收站位置误差的存在将显著降低目标定位精度。针对这一问题,将发射站和接收站位置误差考虑到基于波达方向和到达时差的无源雷达目标定位模型中,提出了一种目标位置代数解算法。首先,将波达方向和到达时差的测量方程线性化,考虑方程中的各项误差,采用加权最小二乘估计求解,并通过对加权矩阵的迭代更新,得到目标位置最优估计。推导了存在发射站和接收站位置误差条件下目标定位的克拉美罗下界,并从理论上证明了算法的定位精度可以达到克拉美罗下界。仿真结果表明,算法的定位精度优于现有算法,在发射站和接收站位置误差条件下定位精度仍能达到克拉美罗下界。     

发射站/接收站位置误差下无源雷达DOA-TDOA目标定位算法

无源雷达中发射站和接收站位置误差的存在将显著降低目标定位精度。针对这一问题,将发射站和接收站位置误差考虑到基于波达方向和到达时差的无源雷达目标定位模型中,提出了一种目标位置代数解算法。首先,将波达方向和到达时差的测量方程线性化,考虑方程中的各项误差,采用加权最小二乘估计求解,并通过对加权矩阵的迭代更新,得到目标位置最优估计。推导了存在发射站和接收站位置误差条件下目标定位的克拉美罗下界,并从理论上证明了算法的定位精度可以达到克拉美罗下界。仿真结果表明,算法的定位精度优于现有算法,在发射站和接收站位置误差条件下定位精度仍能达到克拉美罗下界。     

无人机集群网电攻击行动协同目标分配建模

以一体化综合防空系统中的雷达为作战对象,从体系对抗的高度研究了无人机集群网电攻击行动协同目标分配的思路与方法,并以目标重分配规则与有人机/无人机协同规则为重点构建了基于协同目标分配规则的协同目标分配模型。然后研究了基于智能优化算法的协同目标分配模型求解方法,运用混合离散粒子群优化算法模拟有人机目标分配,运用基于协议规则算法模拟无人机目标分配。最后进行了仿真实验测试,实验结果证明了协同目标分配模型的有效性,并反映了集群自组网状态对于集群作战效能的重大影响,为无人机集群以及反无人机集群的战法设计提供定量依据。