基于几何精度衰减因子的单站无源定位精度分析方法
(完整版)北斗与GPS的区别
北斗与GPS的区别本文大致从9个方面阐述了北斗与GPS的技术区别。
包括:1.三频信号2.有源定位及无源定位3.短报文通信服务4.境内监控5.分步开通6.局部加强，逐步成熟7.定位精度8.促进整个制造业的升级9.建设速度快。
北斗卫星建设是中国战略事业重要的一环。
当然，国防安全是建设北斗最重要的原因。
在地理信息如此重要的战场，必须握有自己的知识技术产权和产品。
虽说GPS的民用在中国是免费的，但是如果战时美国关闭或者利用其“SA政策”对GPS“做手脚”，那么对到时依赖GPS的国家来说，无疑是致命的。
北斗卫星起步在1992年，在2012年实现区域覆盖能力，可谓亚洲国家提供服务，如今也已经走出国门，受到东南亚国家的欢迎。
本文旨在从技术角度上仔细比较北斗和GPS 的区别。
1 三频信号北斗使用的是三频信号，GPS使用的是双频信号，这是北斗的后发优势。
虽然GPS从2010年5月28日发射了第一颗三频卫星，但等到GPS卫星全部老化报废更换为三频卫星还好几年。
这几年就是北斗的优势期。
三频信号可以更好的消除高阶电离层延迟影响，提高定位可靠性，增强数据预处理能力，大大提高模糊度的固定效率。
而且如果一个频率信号出现问题，可使用传统方法利用另外两个频率进行定位，提高了定位的可靠性和抗干扰能力。
北斗是全球第一个提供三频信号服务的卫星导航系统。
2 有源定位及无源定位有源定位就是接收机自己需要发射信息与卫星通信，无源定位不需要。
北斗一代的有源定位，有源定位技术只要两颗卫星就可以完成定位，但需要信息中心DEM（数字高程模型）数据库支持并参与解算。
它在北斗二代上被保留下来，但不作为主要的定位方式。
而北斗二代使用的是无源定位，和GPS是一样的，不需要信息中心参与解算，有源定位则作为补充功能。
这个功能的好处是当你观测的卫星质量很差，数量较少时（理论上，无源定位至少要4颗卫星才能解算XYZ 和时间四个未知参数，实际需要的更多），仍然可以定位。
基于无源RFID的定位研究
51Internet Technology互联网+技术引言：随着室外卫星定位技术的成熟，人们开始把目光投向室内定位。
室内定位环境较小，对定位精度要求高，并且室内建筑结构复杂，会对无线电信号造成很大的干扰，目前，室内定位技术的研究主要有WiFi、蓝牙、UWB、RFID 等技术。
无源, 射频识别技术（radio frequency identification, RFID）使用的无源标签价格低廉，系统布置成本低，适合用于物品密集、需要大量标签的地方。
其中常用的定位算法有：TOA、TDOA、AOA、RSSI，但是这些定位算法不仅精度有限，并且易受外界环境影响，因此我们需要设计一种精度较高、能够适应各种复杂环境的定位模型。
因为收包率（PRR）是一段时间内对发送消息数量的统计，是一个相对稳定的参数，所以本文基于不同区域的收包率概率研究并引进K 近邻算法，设计了室内区域定位模型，找到一个目标最优位置，一定程度上改善了定位精度，并且能克服室内约束条件，对往后的室内定位模型研究有一定的借鉴意义。
一、研究设计1.1收包率研究1.1.1基本概念收包率（PRR）指某一段时间内，接收端成功接收到发送端发送的数据包的个数占已发送包个数的比例。
由于无源标签不能主动发送信息包裹，定义一个放于读写器表面的参考标签，参考标签被实时识别，用参考标签被识别到的次数表征读写器扫描次数，收包率定义为读写器扫描100次，收到定位标签的包裹数，用公式描述为：RP PRR T=其中，RP 为读写器接收到的包裹数，T 为读写器扫描次数，这里T =100。
相比于RSSI 反映的是标签的一个瞬时状态，PRR 是对标签一段时间内的发送消息数量的统计值，所以PRR 相对稳定，受到环境的干扰较小。
对于定位模型来说，大量实验表明，PRR 与标签距读写器远近相关，当距离变化时，能够慢速反应这种变化，因此可以作为定位模型中的指标，提高评估准确性。
1.1.2变化规律实验表明，在无线链路上，信号的接收区域根据收包率变化规律可以分为中心区、过渡区和非识别区三部分。
【国家自然科学基金】_单站无源定位_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
科研热词 无源定位 角度变化率 不敏卡尔曼滤波 迭代 相位差变化率 旋转多普勒 扩展卡尔曼滤波 干涉仪 多普勒频率变化率 后向平滑 单站无源定位 伪线性卡尔曼滤波算法
推荐指数 3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
2011年 科研热词 无源定位 角度变化率 精度分析方法 多普勒频率变化率 固定单站 后向平滑 到达时差 几何精度衰减因子 不敏卡尔曼滤波 推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6
科研热词 无源定位 角度 网格 比幅测角 定位精度 多普勒
推荐2 3 4 5
科研热词 误差 相位差 无源定位 干涉仪 克拉美-罗下限
推荐指数 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
科研热词 单站无源定位 无迹卡尔曼滤波 超球体采样 角度变化率 自适应估计 空频域信息 奇异值分解 多普勒频率变化率 可观测性 伪线性化
推荐指数 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
2014年 序号 1 2 3 4 5
2014年 科研热词 转换量测kalman滤波 相位差变化率 机载单站 无源定位 多普勒变化率 推荐指数 1 1 1 1 1
科研热词 无源定位 单站无源定位 迭代 定位精度 ut变换 h∞滤波 鲁棒估计 非线性滤波 采样策略 递推算法 递推总体最小二乘估计 超宽带 约束总体最小二乘估计 等价权函数 最小二乘估计 昆虫雷达 施密特正交变换 平方根ukf 后向平滑 双站 单站定位 单站 仿真实验 ukf
卫星导航中几何精度衰减因子最小值分析及应用
卫星导航中几何精度衰减因子最小值分析及应用李建文;李作虎;周巍;斯顺杰【期刊名称】《测绘学报》【年(卷),期】2011()S1【摘要】DOP是评估卫星导航定位性能的重要手段之一。
在分析GDOP的数学意义和测量意义的基础上,提出两种GDOP最小值的求解方法,并对最小值进行理论分析。
结果表明,传统场合中认为DOP为"精度衰减"因子是有局限性的;随着卫星与用户几何关系的改变,包括GDOP在内的所有DOP完全可以小于1,从而具有一定的精度增强作用。
在此基础上,提出一种评价星座空间分布均匀程度的星座几何构型品质因数,并以GPS和Galileo星座为例进行试验,结果表明该因数可以较好地评价星座的空间分布均匀程度。
基于GPS星座在近地空间内导航精度性能的试验结果很好地证明了DOP具有精度增强的属性。
【总页数】5页(P85-88)【关键词】卫星导航;精度;精度因子;星座;性能评估【作者】李建文;李作虎;周巍;斯顺杰【作者单位】信息工程大学测绘学院;武汉大学卫星导航定位技术研究中心;63883部队;78138部队【正文语种】中文【中图分类】P2【相关文献】1.伽利略和GPS卫星导航系统几何精度因子比较分析 [J], 华冰;刘建业;熊智2.基于几何精度衰减因子的单站无源定位精度分析方法 [J], 陈思剑;张旻;罗争3.一种构造卫星导航系统精度衰减因子的新方法 [J], 李国重;李建文;归庆明4.天文定位中几何精度衰减因子最小值分析 [J], 陈张雷;李崇辉;郑勇;陈冰;何东汉5.几何精度因子对卫星导航系统的影响 [J], 焦磊;姜庆国;徐剑锋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
gnss几何精度因子
gnss几何精度因子GNSS几何精度因子是衡量全球导航卫星系统（GNSS）定位精度的一个重要指标。
它主要描述了GNSS接收机在接收卫星信号并进行定位计算时，由于多种误差因素的影响而引起的定位精度损失程度。
本文将就GNSS几何精度因子进行深入探讨，分析其影响因素及其应用。
我们来了解一下GNSS几何精度因子的定义。
几何精度因子（GDOP）是指在给定的接收机位置和时间点上，由于卫星几何分布导致的定位精度损失。
GDOP的计算通常通过卫星几何分布矩阵来进行，其中包括接收机位置和卫星位置的几何参数。
GDOP值越小，表示定位精度越高；反之，GDOP值越大，表示定位精度越低。
那么，影响GNSS几何精度因子的因素有哪些呢？首先是卫星几何分布情况。
当卫星分布均匀时，GDOP值较小，定位精度较高；反之，当卫星分布不均匀时，GDOP值较大，定位精度较低。
其次是接收机的位置和姿态。
如果接收机位于卫星的几何中心，GDOP值较小，定位精度较高；如果接收机位于卫星集中的一侧，GDOP值较大，定位精度较低。
此外，接收机的天线高度、姿态稳定性以及接收机与卫星之间的通信质量也会对GDOP值产生影响。
GNSS几何精度因子在实际应用中具有重要意义。
首先，它可以用于评估GNSS系统的定位精度。
通过计算GDOP值，可以得出在特定的接收机位置和时间点上，定位精度的上限。
这对于GNSS系统的设计和优化具有重要参考价值。
其次，GDOP值还可以用于优化接收机的位置和姿态。
通过分析GDOP值的变化趋势，可以确定接收机的最佳位置和姿态，以提高定位精度。
此外，GDOP值还可以用于判断GNSS 系统是否受到干扰或遮挡。
当GDOP值突然增大时，可能表示有干扰源或遮挡物出现，从而引起定位精度的下降。
在实际应用中，为了降低GNSS几何精度因子对定位精度的影响，可以采取一些措施。
首先是增加卫星数量。
通过增加可见卫星的数量，可以改善卫星几何分布，从而降低GDOP值。
舰载无人机双机无源定位有效区分析模型
拉大基线长度 ， 这在实 战中是很难 保
证 的 。为 此 ， 必 须 对 双 机 无 源 交 叉
２ 双 机 无 源 定 位 有 效 区模 型
建 立
０ 引 言
舰载无 人机 双机 定位 基 线 的几
何 特 性 对 定 位 精 度 有 很 大 影 响 。 通 常 两 架 舰 载 无 人 机 具 有 相 同 的测 向 精度 ， 基 线 离 目标 越 远 ， 相 应 的 目标
等 圆概 率 误差 曲线 之 间的关战 中使 用舰 载无 人机进 行双 机 无源定 位 时搜 索力 的优 化 配置提 供
了决策 依 据。
关 键 词 ：舰 载 无人 机 ；双 机 无 源 定 位 ； 双 机 有 效 精 定 位 区
示
。当 目标偏 离 基 线 的 中垂 线
时， 定 位 精度 也 会 因 Ｇ Ｄ Ｏ Ｐ而 降低。 当 目标位于基线延 长线 上时 ， 测得 的 的） ， 定位精度会迅速 降低 。为此 ， 为
１ 基 本 假 设
１ ）两架舰载无人 机具有相同的 ２ ）两架舰载无人机 由同一载舰
Ｌ Ｏ Ｂ就 变 得 线性 相 关 （ 它们 是 共 线 机位误差和测向误差 ； 了减小几何定位精 度的不利影响 ， 可 控制时 ， 其最大可控 距离分别 为 ｄ ， ，
专 家 论 坛
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １— ６ ３ ７ Ｘ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ９ ． ０ ０ １
Ｅ ｌ 电 光 与 控 制 ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ｓ ＆ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ
gnss几何精度因子
gnss几何精度因子GNSS（全球导航卫星系统）是一种基于卫星导航的定位和导航技术，其几何精度因子是衡量GNSS定位精度的重要指标之一。
本文将从几何精度因子的定义、影响因素以及精度提升方法等方面进行探讨。
一、几何精度因子的定义几何精度因子是指GNSS定位误差与接收机到卫星之间的几何关系之间的关系。
几何精度因子越小，表示GNSS定位精度越高。
二、影响几何精度因子的因素1. 卫星几何分布：当卫星分布均匀时，几何精度因子较小，定位精度较高；当卫星集中分布时，几何精度因子较大，定位精度较低。
2. 卫星的遮挡：建筑物、山脉等遮挡物会降低GNSS接收机接收到的卫星信号质量，导致几何精度因子增大，定位精度下降。
3. 多径效应：当卫星信号经过建筑物、地面等表面反射后到达接收机，形成多个信号路径，导致接收机无法准确识别真实信号，从而增加几何精度因子。
4. 天线高度：天线高度越高，接收到的卫星信号路径越直接，几何精度因子越小，定位精度越高。
三、提升几何精度因子的方法1. 多基准站网络：通过在不同地点布置多个基准站，可以提高卫星几何分布，减小几何精度因子。
2. 基于差分技术：差分技术通过使用一个已知位置的参考接收机来校正接收机的定位误差，从而提高几何精度因子。
3. 天线选择与安装：选择高增益的天线，并在合适的位置安装天线，避免遮挡物的影响，可以提高几何精度因子。
4. 多路径抑制技术：采用数字滤波、干扰抑制等技术，可以降低多径效应，减小几何精度因子。
几何精度因子是衡量GNSS定位精度的重要指标之一。
影响几何精度因子的因素包括卫星几何分布、卫星遮挡、多径效应和天线高度等。
为提高几何精度因子，可以采用多基准站网络、差分技术、天线选择与安装以及多路径抑制技术等方法。
通过不断提升几何精度因子，可以提高GNSS定位精度，满足各种应用需求。
基于被动合成孔径的单星无源高精度定位方法
·工程应用·航天电子对抗2020年第6期基于被动合成孔径的单星无源高精度定位方法张莉婷，郇浩，陶然（北京理工大学，北京100081）摘要：针对传统单星无源定位方法受瞬时测频和测角精度的影响，定位精度多为千米量级，无法实现对舰艇编队、车辆编队等密集编队目标的识别，分辨率低，提出了基于被动合成孔径的单星无源定位方法，将辐射源目标相对于卫星的位置化为方位向和距离向参数。
在距离向上，利用距离、卫星等效速度和调频率的关系，通过离散傅里叶变换实现对调频率的准确估计，实现了距离向高分辨；在方位向上，通过脉冲压缩在较长合成孔径时间内，卫星合成了一个长达数千米的虚拟天线孔径，合成后的极窄波束实现了辐射源方位向高分辨。
通过公式推导证明其方位向上的分辨率与天线孔径的平方是一个数量级，距离上的分辨率是天线孔径的一半，均可达到米级的分辨率。
最终通过无人机实验和卫星数据证明了该方法的可行性。
关键词：无源定位；被动合成孔径；高分辨中图分类号:TN971+.5文献标识码:AHigh‑precision emitter localization based on spaceborne passive syntheticapertureZhang Liting，Huan Hao，Tao Ran(Beijing Institute of Technology，Beijing100081，China)Abstract：Traditional passive localization methods are often limited by frequency and angle measurement er‐rors.The positioning accuracy of conventional methods is mostly on the order of kilometers，which cannot identi‐fy dense formation targets such as ship formations and vehicle formations.A single-satellite localization methodbase on passive synthetic aperture is proposed，which converts the position of the emitter target into azimuth andrange parameters.In range direction，the relationship between range distance，satellite velocity and Doppler rate isused to estimate range distance.The accurate estimation of Doppler rate is achieved by discrete Fourier transform（DFT）；in azimuth direction，through pulse compression the Doppler component can accumulate to synthesize anequivalent large virtual satellite antenna azimuth aperture，and the synthesized extremely narrow beam can achievehigh resolution of the azimuth direction of the radiation target.The formulas proved that azimuth resolution is anorder of magnitude with the square of antenna aperture，and the range resolution is an order of magnitude with halfof the antenna aperture.Both can reach a meter-level resolution.Finally，the feasibility of the proposed method isproved by unmanned aerial vehicle and satellite experiments.Key words：passive localization；passive synthetic aperture；high resolution0引言近些年来，在欧美等发达国家相关科研人员的共同努力之下，单星无源定位技术实现了创新性的高速发展。
精度衰减因子
精度衰减因子精度衰减因子（Degree of precision, DOP）是衡量定位系统精度的指标之一，它表示接收机在一些特定位置的测量误差范围。
DOP是通过计算卫星的几何配置和接收机接收该卫星信号的质量来确定的。
精度衰减因子的数值范围通常从1到无穷大，其中较小的数值表示更好的精度。
不同的精度衰减因子对应不同的定位准确性。
根据不同的定位需求，可以选择不同的衰减因子来确定合适的定位精度。
精度衰减因子可以由以下几个方面来衡量和计算：1.GDOP（几何因子）：GDOP是用于衡量卫星几何配置对定位精度的影响。
GDOP表示所有可见的卫星对定位精度的最坏影响。
GDOP的数值越小，定位精度越高。
2.PDOP（位置因子）：PDOP是用于衡量卫星几何配置对三维定位（经度、纬度和高度）精度的影响。
PDOP是GDOP在垂直方向上的分量。
PDOP的数值越小，三维定位精度越高。
3.HDOP（水平因子）：HDOP是用于衡量卫星几何配置对水平定位（经度和纬度）精度的影响。
HDOP是GDOP在水平方向上的分量。
HDOP的数值越小，水平定位精度越高。
4.VDOP（垂直因子）：VDOP是用于衡量卫星几何配置对高度定位精度的影响。
VDOP是GDOP在垂直方向上的分量。
VDOP的数值越小，高度定位精度越高。
这些精度衰减因子可以通过接收机接收到的卫星信号质量来计算。
接收机会评估不同卫星的信号强度、信噪比以及接收机与卫星的几何配置。
然后，通过将这些因素结合起来，计算出不同的精度衰减因子，并根据需求选择合适的因子。
精度衰减因子对于定位系统而言非常重要，特别是在需要高精度定位的应用中，如航空导航、地理测量和智能交通系统等。
定位系统的设计和优化需要考虑精度衰减因子，以确保实现所需的定位精度，并满足用户的定位要求。
总结起来，精度衰减因子是用于衡量定位系统精度的指标，包括GDOP、PDOP、HDOP和VDOP等。
它们代表了卫星几何配置对定位精度的影响，数值越小表示定位精度越高。
无源定位系统中的测量误差校准指南
无源定位系统中的测量误差校准指南摘要：无源定位系统是一种基于接收信号强度指纹或信号时间差等技术的室内定位系统。
测量误差是影响无源定位系统定位准确性的主要因素之一。
本文将介绍无源定位系统中的测量误差校准指南，包括误差类型、校准方法和实施策略等。
一、引言无源定位系统（Passive Localization System, PLS）是一种室内定位技术，通过接收环境中传输信号（如Wi-Fi信号、蓝牙信号等）来确定移动终端的位置。
该系统在智能家居、商场导航、仓库管理等领域得到广泛应用。
然而，由于多种因素的影响，无源定位系统存在一定的测量误差。
准确校准测量误差是提高该系统定位准确性的关键。
二、误差类型无源定位系统中的测量误差主要包括路径损耗、多径效应和阴影效应等。
1. 路径损耗（Path Loss）：随着信号在室内传播距离的增加，信号强度会发生衰减。
路径损耗是根据传输距离和频率计算的，这种损失会使接收信号强度下降。
2. 多径效应（Multipath Effect）：信号在室内环境中会发生反射、绕射等，导致接收端接收到多个信号。
多径效应会导致接收端无法准确判断信号源的位置，从而产生误差。
3. 阴影效应（Shadowing Effect）：信号传播过程中会受到障碍物的阻挡，形成阴影区域。
这种信号衰减不均匀的现象会对测量结果产生误差。
三、误差校准方法为了提高无源定位系统的准确性，研究者们提出了各种误差校准方法。
以下是几种常见的校准方法：1. 环境建模法：通过预先对环境进行建模，采集信号指纹和真实位置的对应关系。
利用该模型可以对测量误差进行校准。
2. 数据滤波法：数据滤波法可以通过滤除部分异常值或利用统计方法对测量数据进行平滑处理。
这种方法可以减少测量噪声对定位结果的干扰。
3. 机器学习法：利用机器学习算法对信号强度和位置之间的关系进行建模。
通过训练数据集，系统可以学习到不同信号强度对应的位置信息，并校准测量误差。
无源定位方法
无源定位方法无源定位方法是一种通过接收信号而确定目标位置的技术。
它不需要目标发射信号，而是仅依靠接收信号进行定位。
本文将介绍无源定位方法的原理、应用和发展趋势。
无源定位方法的原理主要基于信号的传播和接收。
信号可以是来自于无线电、声波、红外线等各种形式的波。
当信号传播到目标附近时，目标会对信号进行反射、散射或吸收。
接收器通过接收到的信号特征，如到达时间、相位差、功率等信息来判断目标位置。
在无源定位方法中，到达时间差是常用的定位原理之一。
当信号从发射源传播到目标和接收器时，由于距离不同，信号到达的时间也会不同。
通过测量接收到信号的时间差，可以推算出目标的位置。
这种方法适用于室内定位、雷达定位等场景。
另一种常用的无源定位方法是相位差定位。
当信号传播到目标并反射回来时，信号的相位会发生变化。
通过测量接收到信号的相位差，可以计算出目标的位置。
这种方法适用于无线通信、声纳定位等领域。
除了到达时间差和相位差，无源定位方法还可以利用信号的功率差、多普勒效应等特征进行定位。
这些方法各有优劣，适用于不同的场景和应用需求。
无源定位方法在军事、安全、导航、物流等领域有着广泛的应用。
在军事领域，无源定位方法可以用于敌方目标的追踪和监测。
在安全领域，无源定位方法可以用于跟踪失踪的人员或车辆。
在导航领域，无源定位方法可以用于车辆定位、导航系统改进等。
在物流领域，无源定位方法可以用于货物追踪和仓库管理等。
随着无源定位技术的不断发展，越来越多的创新方法被提出。
例如，利用机器学习算法对接收到的信号进行分析和处理，可以提高定位的准确性和稳定性。
同时，无源定位方法也面临着一些挑战，如多路径干扰、信号衰减等问题。
为了解决这些问题，研究人员正在不断改进无源定位算法和设备。
无源定位方法是一种通过接收信号而确定目标位置的技术。
它不需要目标发射信号，而是通过接收信号的特征来进行定位。
无源定位方法在军事、安全、导航、物流等领域有着广泛的应用。
随着技术的进步，无源定位方法将会越来越成熟和普及。
【国家自然科学基金】_无源探测_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
科研热词 推荐指数 高频地波 1 预选滤波器 1 雷达 1 阵列 1 谐振耦合 1 被动光源 1 表面等离子体激元 1 自适应遗传算法 1 等离子体物理学 1 短波无线电 1 电离层 1 电磁感应 1 电涡流 1 混沌 1 正交频分复用 1 欺骗干扰 1 模糊函数 1 时间域航空电磁 1 无源雷达 1 无源假目标 1 数字调幅广播 1 扫频接收机 1 总体最小二乘 1 微型可视化 1 强局域化 1 幅相校正 1 外辐射源雷达 1 场源离散 1 合成孔径雷达成像 1 合成孔径雷达 1 参数估计 1 半透半反膜 1 匹配滤波 1 北斗系统 1 全波形 1 光网络断点检测 1 光栅耦合 1 光时域反射仪 1 光学标签 1 低空 1 位移传感器 1 传播模式 1 传感线圈 1 任意发射波形 1 三维有限差分 1 wimax信号 1 synthetic aperture radar 1 passive false target 1 low- altitude 1 fabry-perot激光器 1 digital radio mondiale(drm) 1 deception jamming 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
科研热词 无源雷达 直达波 频偏估计 雷达散射截面 载波恢复 误差矢量幅度 误差分析 角反射器 被动测距 网络制导 相干光通信 氧光谱 概率椭圆 时间反演 时差 无源火控 无源探测 无源干扰 无源定位 无源光网络 旋转 战术决策 战术云 成像 多径信号 多径 回波信号 反隐身 单目测距 单波段测距 协同探测 分布式孔径 信号配对 云计算 二元假设检验 主分量分析
利用时差的单站无源相干定位最大似然算法
利用时差的单站无源相干定位最大似然算法赵勇胜;宋艳;赵拥军;赵闯【摘要】To solve the single-observer passive location estimation using multiple illuminators of opportunity,a time difference of arrival(TDOA) location algorithm based on maximum likelihood isproposed.Firstly,according to the functional relationship between the TDOA measurements and the target location,the likelihood function of the target location is constructed.Then Newton's method is applied to obtain the global maximum of the nonlinear likelihood function and determine the target position.The least squares solution of the target location is derived and used as the initial guess of the Newton's method.Finally,the theoretical error and the Cramer Rao Lower Bound (CRLB) are also derived and proved to be equal.Simulation results demonstrate that the proposed algorithm outperforms existing algorithms and achieves the CRLB at moderate noise level.Moreover,from the geometric dilution of precision figure,the influence of target position,illuminator number and position on the localization accuracy is analyzed.%针对利用单个观测站接收多个第三方辐射源信号来估计目标位置的无源相干定位问题,提出了一种基于最大似然的时差定位算法.首先根据时差测量与目标位置之间的函数关系,构建目标位置的似然函数;然后采用牛顿迭代算法求解非线性似然函数的全局极大值,从而得到目标位置估计;推导了目标位置的最小二乘解,并将其作为牛顿迭代的初始解,从而保证算法的收敛性;最后还推导了算法的理论误差和克拉美罗界,并证明两者相等.仿真结果表明,算法的定位精度优于现有算法,且在测量误差适中时,定位精度可以达到克拉美罗界.通过几何精度因子图,分析了目标位置、外辐射源数量和位置等因素对定位精度的影响.【期刊名称】《数据采集与处理》【年(卷),期】2017(032)005【总页数】8页(P898-905)【关键词】最大似然;单站;无源定位;时差;牛顿迭代;最小二乘【作者】赵勇胜;宋艳;赵拥军;赵闯【作者单位】解放军信息工程大学导航与空天目标工程学院,郑州,450001;河南广播电视大学机电工程学院,郑州,450008;解放军信息工程大学导航与空天目标工程学院,郑州,450001;解放军信息工程大学导航与空天目标工程学院,郑州,450001【正文语种】中文【中图分类】TN971无源雷达利用环境中现有的第三方辐射源来探测和定位目标。
单站无源定位算法matlab
一、概述在无线通信中，定位技术是一项重要的技术，它在很多领域都有着广泛的应用，比如无线宽带网络、物联网、智能交通等。
而其中的无源定位技术，是指在目标物体不需要携带任何主动发射信号的情况下，通过接收多个站点的信号来实现对目标物体位置的估计。
该技术有着广泛的应用前景与研究价值。
二、无源定位算法的基本原理无源定位算法主要利用多个接收站点的信号数据，通过测量接收到的信号的到达时间差或者信号强度差等信息，结合地理位置信息，来推断目标物体的位置。
其基本原理可以概括为三个步骤：1. 接收信号数据：首先需要设置好多个接收站点，并通过这些站点来接收目标物体发出的信号。
然后将接收到的信号数据进行记录和处理。
2. 信号信息处理：根据接收到的信号数据，通过算法来计算出目标物体的位置。
这一步通常需要进行信号到达时间差或者信号强度差的计算和分析。
3. 位置估计与优化：得到了目标的初步位置估计之后，还需要进行进一步的优化处理，以提高定位的精度和准确度。
三、常见的无源定位算法在无源定位算法中，常见的算法有TDOA算法、FDOA算法、TOA算法等。
其中，TDOA（Time Difference of Arrival）算法是一种常用的定位算法，它是根据信号的到达时间差来进行定位的。
该算法的核心是计算接收到的信号在不同接收站点的到达时间差，然后根据这些时间差来推断目标物体的位置。
而FDOA（Frequency Difference of Arrival）算法则是利用信号的频率差异来进行定位的，该算法通常适用于频率调制比较明显的信号。
TOA（Time of Arrival）算法则是利用信号的到达时间来进行定位的，其核心思想是根据已知的信号传播速度和接收到信号的时间来计算目标的位置。
四、MATLAB在无源定位算法中的应用MATLAB作为一种强大的科学计算软件，在无源定位算法中有着广泛的应用。
通过MATLAB提供的丰富的信号处理、数学计算和图形显示等功能，实现无源定位算法的模拟、仿真、验证和展示是十分方便和高效的。
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图 ２ 辐射源与观测位置的运动几何关系模型 ห้องสมุดไป่ตู้
Ｆｉ． Ｔｈ ｅ ｍ ｅｒ ｅａｉｎｄａ ｒｍ ｆｅ ｔｅ ｎ ｇ２ ｅｇ ｏ ｔｙ ｒｌｔ ｉｇ ａ ｏ ｍｉ ｒａ ｄ ｏ ｔ
（ 一 ）＋ ２ ２ ｒ△
一 —
ｒ 一 。 ｃ
『 二
一
ｏ ｓ ｒ ｅ ｏ ｉｏ ｂ ｅｖ ｒｐ ｓｔ ｎ ｉ
应 用定 位精度要求 ， 文提 出一种基 于几何 精度 衰减 方法 研究 的基本 原 理 如 图 １ 示 ， 本 所 虚线 框 图 是 本文 因子（ Ｄ Ｐ 的单站无源定位精度分析方法。 ＧＯ ） 的重点 。
测 量的飞行 目
运动学 原理
精 度公 式推导 解算 出 目标的 位 置信 息 ，
ｉｐ ｔｔ ｅ ｕ ｅｔｅＧＤＯＰ ｆｒ ｕａ，ｈ ｈｆｙ ｒ ｌｔ ｎ ｂ ｔ ｅ ｈ ｅａｉｅｌｃｔｏ ｒｏ ｎ ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｕ ｏ ｄ ｄ ｃ ｈ ｏ ｍ ｌ ｔ ｅｓ ｉ ｅａｉ ｅｗｅｎ ｔ ｅｒ ｌｔ ｏ ａ ｉｎ ｅ ｒ ｒａ ｄ ｔｅｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ｔ ｏ ｖ ｅ ｒ ｒｏ ａ ａ ｔｒ ｓ ｏ ｔｉｅ ， ａ ｗｈｌ ， ｈ ｂ ｅｖ ｂｅ ａ ｅ ｓｗｅｅ ｇ ｉｅ ， ｈ ｎ，ｔｗａ ｄ ｕ ｅ ｔａ ｒｏ ｆｐ ｒ ｍｅｅｓ ｗａ ｂ ａｎ ｄ ｍｅ ｎ ｉ ｔｅ ｏ ｓｒ ａ ｌ ｒａ ｒ ａｎ ｄ ｔ ｅ ｉ ｅ ｓ ｍａ ｅ ｓ ｒ ｈ ｔ
关键 词 ： 无源定位； 固定单站； 到达时差； 几何精度衰减因子； 精度分析方法
中图分 类号 ：Ｎ ５ 文献标 志 码 ： 文 章编 号 ：０８１９ （０１０． ２－ Ｔ ９７ Ａ １０－１４２１ ） ０ ７ ６ ６０ ０
Ａ ｒ ｃｓｏ ａ ｙ ｉ ｅｈ ｄ ｏ ｈ ｉ ｅ ｉ ｇ ｅＯｂ ｅ ｖ ｒＰａ ｓｖ ｃ ｔ ｎ Ｐ ｅ ｉｉｎ Ａｎ ｌ ｓｓＭ ｔ ｏ ｆｔ ｅＦ ｘ ｄ Ｓ ｎ ｌ ｓ ｒ ｅ ｓ ｉ ｅＬｏ ａ ｉ ｏ
精度 的分析研究 ， 出一种 基 于 几何 精 度 衰减 因子 （ Ｄ ） 定 位精 度 分析 方 法 。该 方 法首 先 提 取 影 响 提 Ｇ ＯＰ 的
Ｔ Ｏ Ｄ Ａ定位 精度 的测 量因子 ； 然后分别 以这些 因子作为输入 变量 ， 根据 Ｇ Ｏ ， 到相对定 位误差与 影响定位 Ｄ Ｐ得
航 向角 、 离 ｒｄ和速 度 的表达 式如下 ： 距 、
０一 Ｊ ＋ ｙ ６ ｉ １
≯≮ 、 ｃ ≥
ｒ ｔ
，
一
兰
ｄ
航
～ ． 、
～
一ｊ
ｒ ｆ 『 警 一 。 — 二 一一 ＝ 盯
： ｆ
（ 一 开） ２ ＋ △
ｎ 一 — 一
析， 这便使得该定位方法是否能够满足下一步工程 运动学原理的角度 出发 ， 根据现有的几何知识 ， 求解 应 用 的定位精度 要求 变得无 据可 循 。 出目 的位置信息 ， 标 最后对定位解进行单次和多次 为了验证 测量 Ｔ ＯＡ定位 方法是 否能满 足 工程 的定位精度仿真分析 ， Ｄ 得出相应结论。论文中定位
ｆ ｒ ｒ ． ｒ ｔ ｔ ｅｐ ｒｍｅｅ ｓｔ ａ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ａ ｉｎ ｐ ｅ ｉｉｎ ｗｅ ｅｐ ｌ ｄ Ｔｈ ｎｓ ｐ ｒｔｌ ｏ ｋ ｔｅ ａ ｈ ｏ ｗａｄ Ｆｉｓｌ ｈ ａ ａ ｔｒ ｈ ｔｉ ｌｅ ｃ ｌｃ ｔ ｒｃｓｏ ｒ ｕ ｌ ； ｅ ｅ ａａｅｙｔｏ ｈ ｍ ｓｔ ｅ ｙ， ｎ ｄ ｏ ｅ
ｏ ｒｉａ （ ） Ａ）ｍ ｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ｓｅｆｃｉｅ ｂ ｔｔ ｅｅ ｏｅ ｉｔ ｇ ａｔｃｅ ｎｔ ｅｒｓ ａｃ ｆｌｃｔｏ ｒ ｃ— ｆａｒｖ ｌ ＴＩＯ ａｕ ｅ ｎ ｓｗａ ｆｅｔｖ ， ｕ ｈ ｒ＇ ｎ ｘｓｉ ｒｉｌｓｏ ｈ ｅ ｅ ｒｈ ｏ ａｉｎ ｐ ｅｉ ｓ ｎ ｏ ｓｏ ｎ ｌｓｓ Ａｉ ｎ ｔｔｉ ｉ ａｉｎ， ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｅｇ ｏ ｅｒ ｉ ｔ ｎ ｏ ｒｃｓｏ （ ｉｎａ ａｙ ｉ． ｍｉｇａ ｈｓｓｔ ｔ ｕ ｏ ａｍｅｈ ｄ ｂ ｓｄ ｏ ｈ ｅｍ ｔｉ ｄｌ ｉ ｆｐ ｅ ｉｉｎ ＧＤＯＰ）ｗａ ｕ ｃ ｕ ｏ ｓｐ ｔ
１ 基于 Ｔ Ｏ Ｄ Ａ固定单站的定位原理
Ｔ Ｏ Ｄ Ａ是一种单站无源定位方法 ， 具有较高的研究
价值。文献［— ６ 中研究 了到达方 向（ Ｏ 和到 ５ ］ Ｄ Ａ） 根据文献Ｅ］ ７ 中提出的 Ｔ Ｏ 固定单站无源定 Ｄ Ａ 达时间（ Ｏ 对运动辐射源单站无 源定位 的模型 位方法 ， Ｔ Ａ） 得到本文的定位方法总体思路 ： 首先建立定 和算法， 可以实现固定单站对运动辐射源的定位 ， 但 位模型， 然后利用对辐射源飞行 目标测量得 到的数 是 目前尚未有文献对其定位精度进行专 门的研究分 据信息 ， 通过分析观测平台和 目标间的运动关系， 从
Ｅｌ ｃ ｒ ｎｃ Ｒｅ ｔ ｉｔ ｇ Ｔｅ ｈ ｉｕ ， ｅｅ ３ ０ ７ Ｃｈ ｎ ） ｅ ｔ ｏ ｉ ｓ ｒｃ ｉ ｃ ｎ ｑ ｅ Ｈ ｆ ｉ ０ ３ ， ｉ ａ ｎ ２
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｏ ａｉｎ ｍｅｈ ｄｂ ｓｄｏ Ｓ ｓ ｒ ｃ ： ｅｌｃｔｏ ｔｏ ａ ｅ ｎＦ ＯＰＩ ｆ ｅ ｉｇｅｏ ｓｒ ｅ ａ ｓｖ ｃ ｔ ｎ ｓｎ ｉ ｆｄｆｅｅ ｃ （ｉ ｄ ｓｎ ｌ ｂ ｅｖ ｒｐ ｓ ｉｅｌ ａ ｉ ）ｕ ｉｇ ｔ ｏ ｉ ｒｎ ｅ ｘ ｏ ｏ ｍｅ ｆ
每 隔 Ｍ 个 脉冲到 达时 间测量 时刻 为 Ｔ 一 ０ ， （ ，１
记
△ Ｊ Ｔ
—
， 一 １ ２ ３ ， ，
＾ｐ
（） ２
测 量方 程 ：
ｒ △ △ —ＭＴ ｊ 一 ｒ， 』 ＝ １ ２ ３ ， ， （） ３
式（） ｃ ３ 中， 为电磁波传播速度 ， Ａ ｊ ｒ一 － 且 ｒ： ｊ 。
ｐ ｅｉｉｎ ａ ａｙ ｉ ｔｏ ｒｃｓｏ ｎ ｌｓｓｍｅｈ ｄ
０ 引言
境下的生存 和作 战能力有着极其 重要的作用和意 义Ｌ ］ ｌ 。无源定位 系统模型讨论了观测 站利用什么
定位算法 单站 无源 定位 技术 是 电子对 抗 应用 中的一 项 重 观测量来实现对辐射源无源定位的问题 ； 上述 要技术， 不仅定位 系统设备量小 ， 独立性强 ， 而且较 则是研究如何利用上述模 型完成定位。然 而，
对于匀 速直线 运动 目标 ， 只要航迹 不是 径 向， 即
一
２３ ， ， …）ＭＴ 时间内目 标运动的距离为 ｄ 且 时 ， 刻的观测方位角为 ， 如图 ２ 所示 。
Ｏ航向角有解。 ， 根据三次 Ｄ Ａ 和四次 Ｔ Ａ Ｏ Ｏ
的测量数据， 通过三角形 的几何关系分别可求解 出
第３ ３卷 第 ６期
２１ ０ １年 １ ２月
探 测 与 控 制 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＤｅｅ ｔ ｎ ＆ Ｃｏ ｔｏ ｏ ｒ ａ ｔｃｉ ｏ ｏ ｎｒｌ
Ｖｏ． ３Ｎｏ ６ １３ ．
Ｄｅ ． ０１ ｃ２ １
基 于 几 何 精 度 衰 减 因子 的 单站 无 源 定 位 精 度分 析 方 法
必 其他无 源定位系统具有更好 的战术灵 活性 、 隐蔽性 的定位模型和定位算法能否应用于工程实 际中， 即定位精度分析对 和不 易被 敌方 发 觉 的优 点 ， 提 高 系 统 在 电 子 战 环 须通过定位精度分析进行评估 ， 对
＊ 收 稿 日期 ：０ １０ —３ ２ １—６０ 修 回 日期 ：０ １０—７ ２ １—８１ 基金项 目： 国家 自然科学基 金项 目资助（ ０ ７ １ １ ６９２６）
参数测 量误差
标数据 信息
几何 知识
凄蔫 筹
图 １ 单 站无 源定位技术 的基本原理图
Ｆｉ． Ｔｈ ａｉ ｃ ｅ ｔｃｏ ｉｇｅｏ ｓ ｒ ｅ ａ ｓｖ ｏ ａｉｎ ｇ１ ｅｂ ｓｃｓｈ ｍａ ｉ ｆｓｎ ｌ ｂ ｅｖ ｒｐ ｓ ｉｅｌｃ ｔ ｏ
从文献Ｅ３ ７ 中可知 ， 在没有误差的情况下， 通过 三次 Ｄ Ａ和四次 Ｔ Ａ 的测量数据可 以对辐射源 Ｏ Ｏ 目标进行精确定位。为了易于表述 ， 本文以二维情 况为例讨论 ， 三维条件可 以用 同样的方法分析。假 定观测站 ０固定不动 ， 设对周期 Ｔ 的全部脉 冲列， ｒ
ｐ ｒｒｓ ｕａｉｎ ｈ ｗｅ ｈ ｔ ｈｓｌｃｔｏ ｃ ｕ ａ ｙａ ａｙ ｉ ｍｅｈ ｄｃ ｕ ｄｇ ｎ ｒｌ ｓｉ ｔ ｈ ｐ ｌ ａ ｉｎｖ ｌ ｕ ｅ ｉ ｌｔ ｓｓ ｏ ｄｔａ ｉ ｏ ａｉｎａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｌｓｓ ｔ ｏ ｏ ｌ ｅ ｅａｌ ｅ ｔ ｍ ｏ ｔ ｙ ａ ｍ ｅｔｅａ ｐｉ ｔ ａ— ｃ ｏ
ｗｈ ｔｅ ｉ ｌｃｔ ｎｍｅｈ ｄｃｕｄｓｔ ｆ ｅｃｎ ｒｔ ｐｏ ｃ ｖ ｌ ｆｏａｉ ｒｃ ｉ ｎ ｔ ｉｔ． ｈ ｏ － ｅｈ ｒ ｈｓ ｏａｉ ｔｏ ｌ ａｉ ｙｔ ｏ ｃｅｅ ｒｊ ｔ ｅｅ ｏ ｃｔ ｎｐｅｉｏ ａｄｓ ｂｌｙ Ｔ ｅｃｒ ｔ ｏ ｏ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｏ ｓｎ ａ ｉ ｎ
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仍 △Ｊ 一 卢＝ ， １２ Ｊ一 ，
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式（ ） △ ： 一 ｌ ４ 中， 。
陈思剑等： 于几何精度衰减因子的单站无源定位精度分析方法 基
结果 的参数测量误差之间的变化关系 以及可观测 区域 ； 最后 再确定能 否满足具体 工程项 目的定位精 度和定 位
稳 定性 标准 。仿真实验结果表 明： 该定 位精度 分析 方法能 够全 面地评估 方 向到达 时差 （ Ｄ Ｔ ＯＡ） 的应 用价值 。
通 过该 精度分析方法的验证 ， 测量 Ｔ Ｏ Ｄ Ａ的固定单站无源定位方法具备较高 的实用价值 。
作者 简介 ： 陈思剑 （９８ ， ， １８一）男 江西抚州人 ， 士研 究生 ， 硕 研究方 向： 单站无源定位 、 通信信号 处理。Ｅｍ ｉｃｅｓｉ ｄ － ｌ ｈｎｉ ｎ ａ ： ｊ ａ