[发明专利]基于TDOA的区间化无源定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于TDOA的区间化无源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在四个观测站中选取其中三个，利用三个观测站构建观测站组，根据UBB理论，确定观测站组中的三个观测站与源之间产生的两个TDOA测量区间；

S2、在二维坐标下，根据先验知识确定先验辐射源位置区间，并在其中一个坐标轴上将先验辐射源位置区间均匀划分为多份，形成多条切割线；

S3、在观测站组的三个观测站中选取一个观测站作为参考观测站，通过二分法对所述切割线求解TDOA方程，将TDOA测量区间的上界值与下界值分别带入TDOA方程，得到上界与下界对应的近似解，找到每个TDOA测量区间在各个切割线上的离散交点；

S4、根据各个切割线上的离散交点，画出外接矩形即为一条时差线区间逼近区域；

S5、对所有TDOA区间测量的外接矩形交叠运算，并对相交区域构建外接矩形，即为一次迭代计算结果；

S6、将构建的外接矩形作为新的先验辐射源位置区间，重复步骤S2-S5，经过迭代运算不断缩小位置区间直至所述外接矩形的面积大小收敛，得到的区间结果则为源位置估计区间，并取面积作为算法可靠度，取中点为定位结果；

其中，所述两个TDOA测量区间如下：

[r_i1]∈r_i1°+[-3σ,3σ],i＝2,3

其中，为TDOA测量值，σ为标准差；

所述TDOA方程为：

r_i1°＝r_i-r₁,i＝2,3

其中，r₁,r₂,r₃表示辐射源分别到三个观测站的距离；

所述TDOA的离散点集为：

[x_kj,y_kj]

其中，k＝1,2,...,m-1；j＝1,2；j＝1表示TDOA测量区间下界对应的解；j＝2表示TDOA测量区间上界对应的解；

所述一条时差线区间逼近区域为：

{[x_k],[y_k]}＝{[min(x_k1,x_k2,x_(k+1)1,x_(k+1)2),max(x_k1,x_k2,x_(k+1)1,x_(k+1)2)],[min(y_k1,y_k2,y_(k+1)1,y_(k+1)2),max(y_k1,y_k2,y_(k+1)1,y_(k+1)2)]},k＝1,...,m-1

其中，m为切割线个数；

将两个TDOA测量区间产生的两条时差线区间逼近区域取交集，如下：

所述对相交区域构建外接矩形，如下：

{[X°],[Y°]}＝{[min(X_k),max(X_k)],[min(Y_k),max(Y_k)]},k＝1,...,m-1。

2.如权利要求1所述的基于TDOA的区间化无源定位方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S7、在四个观测站中，另选其中三个，重新构建观测站组，根据UBB理论，确定观测站组中的三个观测站与源之间产生的两个TDOA测量区间，并执行步骤S2-S6得到一个新的源位置估计区间；

S8、将两个观测站组得到的源位置估计区间取交集，得到最终源位置估计区间，并取面积作为算法可靠度，取中点为定位结果。

3.如权利要求2所述的基于TDOA的区间化无源定位方法，其特征在于，所述观测站的数量为四，通过在四个观测站中每次选取三个观测站先后构成两个不同的观测站组。