TDMA系統(tǒng)目標多站定位理論與算法研究.pdf

1、時分多址（TDMA）系統(tǒng)以其組網(wǎng)靈活、支持多業(yè)務(wù)等特點，在無線通信中占有重要位置。無源定位技術(shù)以其隱蔽能力強、作用距離遠等特點在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中獲得廣泛應(yīng)用。針對單站TOA（到達時間）系統(tǒng)、單站TOA和DOA（到達方向）系統(tǒng)、雙站TOA系統(tǒng)以及三站TOA系統(tǒng)，利用TDMA系統(tǒng)特征，本文研究獲取TDMA目標位置參數(shù)的算法以及提高參數(shù)估計精度的途徑。
　　本論文以TDMA系統(tǒng)的運動目標（終端）無源態(tài)勢信息獲取算法為主，在多站無源定位中

2、兼顧TDMA固定目標定位，主要的創(chuàng)新之處如下：
　　1．實現(xiàn)了TDMA系統(tǒng)特征和目標位置參數(shù)估計算法的有機統(tǒng)一。首先，TDMA系統(tǒng)是一個同步系統(tǒng)，任意兩個時隙信號的發(fā)射時間間隔為時隙持續(xù)時間的整數(shù)倍，可以認為TDMA時隙信號是準周期信號。TDMA的同步特性是進行單站和多站純TOA目標運動分析的基礎(chǔ)。其次，TDMA系統(tǒng)是一個多目標系統(tǒng)，多目標之間是同步的，運用于多目標同步特性能夠提高多目標的定位精度。
　　2．在單站純TOA目

3、標運動分析中，提出了適合任何快拍數(shù)的以距離和速度為變量的封閉形式距離和速度估計算法，分析了目標相向運動和相背運動對距離和速度估計精度的影響，提出了前向和后向估計算法。為充分利用整個快拍數(shù)據(jù)的信息，給出了全局最小二乘測距測速算法，做到了距離和速度總體最優(yōu)估計。
　　3．在單站TOA和DOA目標運動分析中，運用參數(shù)化目標運動分析的方法分析目標位置的可觀測性條件，并推導了定位精度的理論算法。該定位算法不需要對非線性觀測方程進行任何線性化

4、處理，用三個以上目標位置的測量值實現(xiàn)對TDMA目標的單站定位。
　　4．在雙站純TOA目標運動分析中，對目標各種位置參數(shù)的可觀測性進行了分析，給出了三維目標各種距離和速度的估計算法，對估計精度進行了仿真對比分析；提出了二維目標的位置坐標和速度分量的估計算法，在一般意義下能夠得到目標位置坐標和速度分量的二值估計，給出以兩個接收站的軸線為對稱的上下兩條目標運動航跡，借助目標活動的區(qū)域或方向測量值可以去掉目標的虛假航跡，實現(xiàn)二維目標的定

5、位。
　　5．在三站純TOA目標運動分析中，分析了三維目標各種距離和速度的估計算法；提出了二維目標的位置坐標和速度分量的估計算法，只要三個接收站不在一條直線上，能夠?qū)崿F(xiàn)二維目標的位置坐標和速度分量的唯一估計；同時給出了三維目標的位置坐標和速度分量的估計算法，在一般意義下能夠得到目標位置坐標和速度分量的二值估計，由于空中飛行目標的高度不可能為負值，去掉目標的虛假位置，可以實現(xiàn)三維目標的定位。
　　6．對于傳統(tǒng)的三站時差定位系統(tǒng)

6、，根據(jù) TDMA系統(tǒng)的基站位置坐標已知的情況，由時隙信號的TOA可以推算出目標的距離，提出了兩種TDOA和TOA聯(lián)合定位的算法，可以提高時差定位算法的精度。在TDMA系統(tǒng)多目標情況下，即使不知道基站位置坐標，給出了兩種多目標聯(lián)合時差定位算法，避免了傳統(tǒng)時差定位算法中的模糊和無解情況，由于利用所有目標的時差信息對目標進行定位，在多目標情況下提高了目標定位的精度。對于運動TDMA目標，提出了三種在三站時差定位系統(tǒng)中實現(xiàn)目標定位的算法。采用目

7、標運動分析的方法，對TDMA目標位置的可觀測性進行分析，實現(xiàn)了目標運動分析時差定位算法。運用目標運動分析測距算法，提出了測距與傳統(tǒng)時差定位和目標運動分析時差定位相結(jié)合的兩種定位算法，充分利用了目標的運動特性，提高了TDMA目標的定位精度。
　　與現(xiàn)有的純方位目標運動分析和多站時差定位相比，本文深入研究了單站、雙站和三站的純TOA目標運動分析，提出了距離速度估計閉式解及其性能改進算法；利用TDMA系統(tǒng)的時間同步特征，實現(xiàn)了多種TDM