针对多星定位系统对地面静态目标的无源定位误差分析问题,运用Fisher信息矩阵、Taylor级数、矩阵理论和统计理论,综合考虑时差、频差、卫星位置误差以及卫星速度误差,推导了到达时间差(time difference of arrival,TDOA)/到达频率差(fre...针对多星定位系统对地面静态目标的无源定位误差分析问题,运用Fisher信息矩阵、Taylor级数、矩阵理论和统计理论,综合考虑时差、频差、卫星位置误差以及卫星速度误差,推导了到达时间差(time difference of arrival,TDOA)/到达频率差(frequency difference of arrival,FDOA)联合定位误差克拉美·罗界(Cramer-Rao lower bound,CRLB)的简单表达式,以及三星单独TDOA定位误差的CRLB,进而给出了避免TDOA定位盲区的良好卫星构型设计的充分条件.理论分析与仿真结果表明:在单独TDOA定位场景下良好的构型能完全消除定位盲区,定位精度随主星-星下点连线与主星-副星连线的夹角逼近90°而逐渐提高;通过引入FDOA与TDOA联合定位也能有效避免定位盲区,提高定位精度.展开更多
针对目前时差定位/频差定位混合无源定位算法存在的定位均方根误差(root mean square error,RMSE)和定位偏差适应测量噪声能力差的问题,提出一种基于泰勒级数展开的非完全约束加权最小二乘法。首先将无源定位问题转化为二次规划问题,简...针对目前时差定位/频差定位混合无源定位算法存在的定位均方根误差(root mean square error,RMSE)和定位偏差适应测量噪声能力差的问题,提出一种基于泰勒级数展开的非完全约束加权最小二乘法。首先将无源定位问题转化为二次规划问题,简化约束条件,应用拉格朗日乘子法求解目标定位的值。然后将得到的解在原约束条件下进行泰勒级数展开,利用获得的结果进一步优化解析解。计算机仿真对比了所提方法和两步加权最小二乘法(two-stage weighted least squares,TSWLS)、改进的约束加权最小二乘法(constrained weighted least squares,CWLS)、基于定位误差修正方法的定位性能,所提算法在兼顾实时性的同时,RMSE和定位偏差均低于TSWLS、CWLS、基于定位误差修正方法。展开更多
By utilizing the time difference of arrival （TDOA） and frequency difference of arrival （FDOA） measurements of signals received at a number of receivers, a constrained least-square （CLS） algorithm for estimating ...By utilizing the time difference of arrival （TDOA） and frequency difference of arrival （FDOA） measurements of signals received at a number of receivers, a constrained least-square （CLS） algorithm for estimating the position and velocity of a moving source is proposed. By utilizing the Lagrange multipliers technique, the known relation between the intermediate variables and the source location coordinates could be exploited to constrain the solution. And without requiring apriori knowledge of TDOA and FDOA measurement noises, the proposed algorithm can satisfy the demand of practical applications. Additionally, on basis of con- volute and polynomial rooting operations, the Lagrange multipliers can be obtained efficiently and robustly allowing real-time imple- mentation and global convergence. Simulation results show that the proposed estimator achieves remarkably better performance than the two-step weighted least square （WLS） approach especially for higher measurement noise level.展开更多
为更好地解决在时间和方向测量精度低的情况下,仅利用到达频差(frequency difference of arrival,FDOA)进行定位求解的问题,对基于FDOA的无源定位算法现状和发展方向进行分析。在阐述FDOA无源定位基本原理的基础上,分析了定位问题的本...为更好地解决在时间和方向测量精度低的情况下,仅利用到达频差(frequency difference of arrival,FDOA)进行定位求解的问题,对基于FDOA的无源定位算法现状和发展方向进行分析。在阐述FDOA无源定位基本原理的基础上,分析了定位问题的本质和定位算法的分类方法,结合基于定位观测量数据的定位算法和接收信号直接定位法的国内外研究现状,分析了FDOA无源定位算法存在的问题,指明了基于FDOA的定位算法的未来研究方向。该研究可为基于FDOA定位算法的研究提供参考依据。展开更多
文摘针对多星定位系统对地面静态目标的无源定位误差分析问题,运用Fisher信息矩阵、Taylor级数、矩阵理论和统计理论,综合考虑时差、频差、卫星位置误差以及卫星速度误差,推导了到达时间差(time difference of arrival,TDOA)/到达频率差(frequency difference of arrival,FDOA)联合定位误差克拉美·罗界(Cramer-Rao lower bound,CRLB)的简单表达式,以及三星单独TDOA定位误差的CRLB,进而给出了避免TDOA定位盲区的良好卫星构型设计的充分条件.理论分析与仿真结果表明:在单独TDOA定位场景下良好的构型能完全消除定位盲区,定位精度随主星-星下点连线与主星-副星连线的夹角逼近90°而逐渐提高;通过引入FDOA与TDOA联合定位也能有效避免定位盲区,提高定位精度.
文摘针对目前时差定位/频差定位混合无源定位算法存在的定位均方根误差(root mean square error,RMSE)和定位偏差适应测量噪声能力差的问题,提出一种基于泰勒级数展开的非完全约束加权最小二乘法。首先将无源定位问题转化为二次规划问题,简化约束条件,应用拉格朗日乘子法求解目标定位的值。然后将得到的解在原约束条件下进行泰勒级数展开,利用获得的结果进一步优化解析解。计算机仿真对比了所提方法和两步加权最小二乘法(two-stage weighted least squares,TSWLS)、改进的约束加权最小二乘法(constrained weighted least squares,CWLS)、基于定位误差修正方法的定位性能,所提算法在兼顾实时性的同时,RMSE和定位偏差均低于TSWLS、CWLS、基于定位误差修正方法。
基金supported by the National High Technology Research and Development Program of China (863 Program) (2010AA7010422 2011AA7014061)
文摘By utilizing the time difference of arrival （TDOA） and frequency difference of arrival （FDOA） measurements of signals received at a number of receivers, a constrained least-square （CLS） algorithm for estimating the position and velocity of a moving source is proposed. By utilizing the Lagrange multipliers technique, the known relation between the intermediate variables and the source location coordinates could be exploited to constrain the solution. And without requiring apriori knowledge of TDOA and FDOA measurement noises, the proposed algorithm can satisfy the demand of practical applications. Additionally, on basis of con- volute and polynomial rooting operations, the Lagrange multipliers can be obtained efficiently and robustly allowing real-time imple- mentation and global convergence. Simulation results show that the proposed estimator achieves remarkably better performance than the two-step weighted least square （WLS） approach especially for higher measurement noise level.
文摘为更好地解决在时间和方向测量精度低的情况下,仅利用到达频差(frequency difference of arrival,FDOA)进行定位求解的问题,对基于FDOA的无源定位算法现状和发展方向进行分析。在阐述FDOA无源定位基本原理的基础上,分析了定位问题的本质和定位算法的分类方法,结合基于定位观测量数据的定位算法和接收信号直接定位法的国内外研究现状,分析了FDOA无源定位算法存在的问题,指明了基于FDOA的定位算法的未来研究方向。该研究可为基于FDOA定位算法的研究提供参考依据。
