[发明专利]基于奇异值分解的TDOA/FDOA估计精度提升方法

说明书

本发明提供一种基于奇异值分解的TDOA/FDOA估计精度提升方法，包括：步骤一、构建一个TDOA/FDOA测量值及其二阶量组成的全局扩展矩阵Γ，假设有M个目标，其位置和速度分别为x_m和其中d表示维度；步骤二、对全局扩展矩阵Γ进行奇异值分解，并用最大的2M+2d个奇异值重构全局扩展矩阵Γ；步骤三、构建局部扩展矩阵并对其进行奇异值分解，用其最大的6d+4个奇异值重构局部扩展矩阵对上述过程重复n次，直到前后两次TDOA/FDOA测量值的变化小于预设范围，其中n为自然数。仿真实验证明，本发明可提升TDOA/FDOA测量值的估计精度。

技术领域

本发明涉及通信辐射源无源定位跟踪领域，具体是一种基于奇异值分解的TDOA/FDOA估计精度提升方法。

背景技术

到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)和到达频率差 (FrequancyDifference of Arrival，FDOA)测量值是无源定位中很重要的参数，其估计精度的高低直接决定了目标的定位精度。因此，如何得到高精度的TDOA/FDOA测量值一直以来都是无源定位领域研究的热点问题。

要得到高精度的TDOA/FDOA测量值，一是在通过对原始数据提取的过程中，利用各种方法确保TDOA/FDOA的估计精度，二是对已估计得到的TDOA/FDOA测量值进行降噪处理。目前，前者已有大量的文献进行研究，而后者相对研究较少。

在目前已有的文献中，对已得到的TDOA估计值进行降噪，文献[1]利用叠加降噪提高二次TDOA精度，文献[2]通过改进最大似然加权-相位变换加权-广义互相关算法，达到提高时延定位精度的目的，文献[3]提出了异轨分时单星时差定位方法，文献[4]提出了一种基于改进的加权最小二乘法与萤火虫算法相结合的无源定位方法，文献 [5-8]在高斯噪声假设下，采取预滤波器的方法，对TDOA测量值进行降噪处理；文献[9][10]从代数性质方面，来解决TDOA测量值去噪的问题。其中，文献[9]讨论了在获得TDOA测量值的全集，即无参考站，任意两站之间的TDOA测量值都是独立测量的的条件下，利用冗余信息来提升TDOA估计精度；而文献[10]通过构建TDOA 测量值的扩展矩阵，利用矩阵秩的性质，采用奇异值分解的方法进行降噪。在对已得到的FDOA估计值进行降噪的研究方面，目前还未看到相关文献。

参考文献：

[1]徐锦涛，严天峰，张宇.一种利用叠加降噪提高二次相关 TDOA精度的方法[J].测控技术，2019，38(01)：111-113+135.

[2]黄强.低空无人机被动声探测定位方法研究[D].电子科技大学，2018.

[3]郭恒恒，屈德新，张更新.异轨分时单星时差定位技术精度分析[J/OL].南京邮电大学学报(自然科学版)，2020(04)：1-6.

[4]国强，李文韬.一种4站情况下基于TDOA/FDOA的无源定位方法[J/OL].航空学报：1-13.

[5]G.C.Carter.Coherence and time delay estimation[J].in Proc. IEEE，Feb.1987，vol.75(no.2)：236-255.

[6]D.Ying and Y.Yan.Robust and fast localization of single speechsourceusing a planar array[J].IEEE Signal Process.Lett，Sep. 2013，vol.20(no.9)：909-912.