廣義相關(guān)時延估計在無源時差定位(TDOA)中的研究與應(yīng)用.pdf

1、無源時差定位（TDOA）技術(shù)是根據(jù)目標(biāo)所產(chǎn)生的電磁波或者聲波等到達(dá)分布于不同位置接收機(jī)的時間差，通過選取適應(yīng)不同電磁環(huán)境的時延估計算法，結(jié)合一定的定位算法，從而得出目標(biāo)位置的一種技術(shù)。在實際應(yīng)用中，需要選擇寬動態(tài)、快速響應(yīng)的接收機(jī)作為監(jiān)測站，輔以高精度衛(wèi)星同步授時系統(tǒng)來獲取精確的時延差信息，再經(jīng)過有效的定位算法，對大量實時的時延數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，快速響應(yīng)，剔除模糊點，從而可以準(zhǔn)確地標(biāo)示出目標(biāo)源的實際地理位置。在這個過程中，還需要結(jié)合地理

2、信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，以達(dá)成良好的人機(jī)界面，更進(jìn)一步滿足客戶直觀、明了的需求。根據(jù)所查找目標(biāo)的位置、速度、輻射強(qiáng)度、頻率狀態(tài)以及所處電磁環(huán)境等狀態(tài)信息的不同，需要有不同的時延估計算法和定位布站算法來進(jìn)行有針對性的處理。
　　在論文中，著重研究了TDOA定位系統(tǒng)中廣義相關(guān)時延估計算法的仿真與應(yīng)用。通過搭建基于軟件無線電（SDR）技術(shù)的監(jiān)測站平臺，組成一個基本的三站定位網(wǎng)絡(luò)，以此為基礎(chǔ)，獲取不同環(huán)境下的信號數(shù)據(jù)，針對所測量的真實環(huán)境

3、中的信號參數(shù)，得出目標(biāo)的估計位置。實際的應(yīng)用需求對定位估計的精度有一定的要求，而估計精度與許多因素相關(guān)聯(lián)，有外界環(huán)境不同帶來的干擾，也有系統(tǒng)自身存在某些不穩(wěn)定因素所造成的干擾。這些因素包括接收機(jī)頻偏、信號類型、采樣率、信道類型、加權(quán)因子、時間同步系統(tǒng)等。接收機(jī)頻偏主要是由接收機(jī)本地振蕩頻率誤差和多普勒頻移所導(dǎo)致的監(jiān)測信號產(chǎn)生緩慢的頻率漂移的現(xiàn)象，其對接收機(jī)的性能產(chǎn)生較大的影響，對時延估計的精度也是一個需要校正的干擾因素。不同的信號類型需

4、要不同的濾波模式和解調(diào)模式來對應(yīng)的解決，在實際環(huán)境中受到的干擾不一樣，在接收環(huán)節(jié)需要分析使用不同的方法來自適應(yīng)地接收、解調(diào)。采樣率與信號類型和系統(tǒng)自身硬件條件相關(guān)，可通過測試分析來獲得經(jīng)驗性的數(shù)據(jù)。信道類型和加權(quán)因子是相互關(guān)聯(lián)影響的兩個因素，也需要在實際數(shù)據(jù)中同步分析考慮。時間同步系統(tǒng)在時延估計中有重要的影響，現(xiàn)有國內(nèi)廠家的部分產(chǎn)品還存在精度不太穩(wěn)定的問題，在實際應(yīng)用中需要不斷測試，分析研究，找出變化規(guī)律，通過軟件算法的方法予以彌補(bǔ)校對

5、。本文通過分析影響時延估計精度的不同的因素來驗證和改進(jìn)算法，通過試驗，獲得了大量的實用數(shù)據(jù)信息，并在此基礎(chǔ)上提出了一系列校正和改進(jìn)措施，獲得了良好的效果。除了以上對時延估計影響因素的改進(jìn)之外，還對兩種布站形式進(jìn)行了分析和比對，通過采取仿真分析的辦法，得出在抗系統(tǒng)性干擾方面，直線布站有一定的優(yōu)勢的結(jié)論，在此基礎(chǔ)上，對直線布站進(jìn)行組網(wǎng)測試分析，達(dá)到了全區(qū)域的準(zhǔn)確定位覆蓋。
　　經(jīng)過初步驗證，此定位系統(tǒng)精度可控制在100米范圍之內(nèi)，為工