[发明专利]一种抗接收机采样同步误差的时差定位方法

说明书

技术领域

本发明属于被动定位方法，尤其涉及多个接收机采样时钟存在同步误差时的高精度、快速到达距离差定位方法。 

背景技术

高精度被动定位在雷达、声纳、卫星和通信等系统的中具有重要的应用价值。到达距离差(Range Difference Of Arrival，RDOA)定位是一种重要的高精度定位方法，在声纳、雷达及其它无线电定位导航领域获得了广泛的应用。现有的RDOA定位方法大致可分为几何交叉法和统计判决法两大类。其中，几何交叉法主要利用RDOA测量值所包含的信号源和接收机之间的几何位置关系，直接计算目标的位置；统计判决法可以利用多余的RDOA测量值，根据测量误差的统计特性，优化定位结果。统计判决法有很多，主要包括KF(Kalman Filtering)、TSE(Taylor Series Expansion)、DAC(Divide And Conquer)、SI(Spheral Interpolation)、SX(Spheral Intersection)、PX(Plane intersection)以及一些改进方法。这些经典定位方法在被动定位中已经获得广泛应用。 

本发明专利主要针对在接收机采样时钟存在同步误差的情况下的高精度RDOA定位方法。在无源定位系统中为实现多个接收机采样时钟的同步，一般利用全球定位系统(GPS)提供时钟基准，实现高精度同步采样。其基本原理是各个接收机采样时钟经GPS的时钟脉冲激发实现各个接收机采样时钟输出的脉冲信号的前沿与GPS时间同步。但由于各个接收机采样时钟输出的脉冲信号的前沿存在误差，使得接收机的采样在GPS时钟脉冲激发后存在一个采样周期的随机误差，导致RDOA定位精度恶化。因此，有必要发展一种抗接收机采样时钟同步误差的高精度定位方法。 

发明内容

本发明的目的是针对接收机采样时钟存在同步误差的情况提供一种高精度的RDOA定位方法。 

根据该方法，利用实际RDOA定位系统中接收机采样时钟同步误差的特点，首先建立了相应的同步误差模型，然后在估计目标位置时同时估计出采样同步误差，最终通过对消掉采样同步误差来得到高精度定位。 

本发明方法包括如下步骤： 

1)根据接收机采样同步误差模型和系统参数(采样率)，构造离散同步误差集。 

2)取离散同步误差集中的一点在测量距离差中进行对消，然后使用最小二乘法估计出对应的位置参数，并计算估计残差。遍历误差集，得到与离散同步误差集相对应的位置参数估计集和残差集。 

3)搜索残差集，以其中最小残差对应的位置参数估计为最优估计，同时也可得到对应的 采样同步误差估计。 

附图说明

图1显示了在距离测量方差为σ_l＝1.5米时本发明方法和SI方法的定位误差累计概率曲线。

图2显示了在距离测量方差为σ₁＝3.0米时本发明方法和SI方法的定位误差累计概率曲线。

图3显示了在距离测量方差为σ₁＝6.0米时本发明方法和SI方法的定位误差累计概率曲线。 

具体实施方式

RDOA定位涉及到多个观测站同时观测同一辐射源信号。以二维定位为例，发射源和观测站位于同一平面内，各个观测站接收发射源辐射的同一信号，计算相对于参考站的RDOA。这里不考虑RDOA的测量过程。 

假设在直角坐标系中，N个观测站的位置为S_i(x_i，y_i)，i＝1，2，...，N，辐射源位于S(x，y)，定义如下参量： 

S_i到原点的距离