[发明专利]一种基于区间分析的双迭代定位系统及其应用

说明书

本发明公开了一种基于区间分析的双迭代定位系统及其应用，属于目标定位技术领域。本发明以到达时间差与到达频率差为基础，提出了一种基于区间分析的双迭代定位系统对运动源进行定位。与传统高斯误差模型不同，辐射源的位置和TDOA‑FDOA测量值只通过封区间进行计算。该算法采用双迭代策略交替求取包含被定位移动源的位置箱与速度箱，并以中点作为点估计值。仿真实验表明了该方法的有效性与准确性。

技术领域

本发明涉及一种基于区间分析的双迭代定位系统及其应用，属于目标定位技术领域。

背景技术

到达时差(TDOA)和到达频率差(FDOA)测量已经广泛应用于雷达、导航等无源定位系统中。由于TDOA与FDOA呈非线性关系，使得基于TDOA-FDOA测量的移动源定位变得非常复杂。

多年来，多种算法被提出用于解决该问题。特别是Ho和Xu通过引入一组伪线性参数，将非线性的TDOA和FDOA方程组转换为拟线性方程组，并提出了两步加权最小二乘算法(K. C.Ho and W.Xu,“An Accurate Algebraic Solution for MovingSource LocationUsing TDOA and FDOA Measurements,”IEEE Trans.Signal Process.,vol.52,no.9,pp.2453-2463,Sep.2004.)。这种方法的解是封闭的，并且在低噪声下可达到克拉美罗下界。Ho和Lu又扩展了TS-WLS 方法以用于存在传感器位置错误的定位系统中(K.C.Ho,X.Luand L.Kovavisaruch,“Source Localization Using TDOA and FDOA Measurements inthe Presence of Receiver LocationErrors: Analysis and Solution,”IEEETrans.Signal Process.,vol.55,no.2,pp.684-696,Feb.2007.)。后来，Foy提出了一种泰勒级数方法，其主要思想是求取初始测量值附近的一阶泰勒展开式，并通过迭代方式进行求解目标函数(W.H.Foy,“Position-location solution by Taylor-seriesestimation,”IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.,vol.AES-12,pp.187C194,Mar.1976.)。在朱的文章中，他提出了一种基于TODA-FDOA量测的双迭代定位算法，该算法将对位置源的估计值带入速度值的求解中，从而降低了计算成本(G.Zhu and D.Feng,“Bi-iterative method for moving source localisation using TDOA and FDOAmeasurements,”Electron.Lett.,vol.51,no.1, pp.8-10,Jan.2015.)。

然而，上述方法均假设高斯误差模型，只能提供源位置的点估计，不能提供置信区间。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于区间分析的双迭代定位方法，应用定位系统对运动源进行定位，所述定位系统包括用于发射信号的移动外辐射源、固定于原点位置的观测站，所述观测站上同时布设有两副天线，一副用于接受来自外辐射源的直接信号，另外一副用于接受定位目标源的反射信号，所述方法包括：

第一过程：

3)构建TDOA与FDOA模型m^o＝[d^o,f^o]^T∈[m^o]，带入被定位移动源的初始位置箱[u]与初始速度箱并设置Q_r为单位矩阵；

4)计算被定位移动源的位置箱，其加权最小二乘估计值：

第二过程：