[发明专利]基于时差频差的直接定位方法

说明书

本发明公开了一种基于时差频差的直接定位方法，本发明针对无源双星时差频差定位问题，公开了一种先基于TDOA确定目标位置范围，再基于FDOA模型的定位方法，无需测量FDOA，避免了求解时差频差的困难，定位精度优于传统先测FDOA再进行定位的方法；本发明的方法相对先测时差频差再进行定位的方法，具有处理简单，定位精度高的优点，尤其在信噪比低条件下，定位精度优势较大；本方法无需改动定位系统硬件设计，只需要采取新的定位算法，适于工程应用推广；本发明可提高双星时差频差定位精度，同时对其它平台、其它定位体制的定位具有一定的参考价值。

技术领域

本发明属于无源定位技术领域，特别是一种基于时差频差的直接定位方法。

背景技术

双星时差频差(TDOA/FDOA，Time Difference of Arrival/FrequencyDifference of Arrival)定位系统利用两颗卫星截获同一目标辐射的信号，由于相对位置的不同，目标距离两颗卫星的距离不同，信号到达双星的时间存在先后。同时，卫星的高速运动产生了多普勒效应，双星接收到的多普勒频率也存在差异。测量截获到的两路信号之间的时差和频差可以建立时差和频差定位曲面，即可确定目标的位置。相对时差定位体制和测向定位体制，时差频差定位具有定位精度高、对平台姿态要求低等优势，受到了国内外的重视，在航海、航空、航天、测控、电子对抗等领域都有广泛的用途，它不但为各种运动载体提供安全保障服务，还能对频繁出现的卫星干扰源进行精确定位，从而为卫星通信提供可靠的安全防护措施。

传统方法，如解析法(Ho K C,Chan Y T.Geolocation of a known altitudeobject from TDOA and FDOA measurements.IEEE Transaction on Aerospace andElectronic Systems.1997,33(3):770-783.)、互模糊函数映射法CAF-MAP(来飞.基于互模糊函数映射的时差频差定位方法研究.国防科学技术大学硕士学位论文,2011)分为两步处理，先测量两路信号时差、频差，再求解定位方程组，具有原理简单、易于实现的特点。但是，即使每一步的估计都是统计最优的，最终的定位结果也不一定是最优的。直接定位技术(Amar A，Weiss A.J..Direct Position Determination of Multiple RadioSignals.IEEE International Conference on Acoustics,Speech,and SignalProcessing，2004)是一种新的定位处理方法，无需经过定位参数测量，直接解算目标位置。

已经提出的直接定位算法无需估计TDOA/FDOA，基于TDOA/FDOA模型直接求解目标位置，但主要针对二维定位问题，或三维自由空间定位问题，缺乏对星载对地面目标定位问题的研究。在双星时差频差定位问题中，时差信息可以由两路信号TOA(Time of Arrival)相减求得，因此无法使用已经提出的直接定位方法求解。

本发明针对双星时差频差定位问题，利用传统方法求解出的TDOA确定目标位置范围，再基于FDOA信息采用直接定位方法，定位精度优于传统先测时差频差的定位方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对双星时差频差定位问题，利用传统方法求解出的TDOA确定目标位置范围，再基于FDOA信息采用直接定位方法，定位精度优于传统先测FDOA再进行定位的方法的基于时差频差的直接定位方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于时差频差的直接定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：双星分别截获信号，完成TOA估计：