[发明专利]基于时差频差的直接定位方法

摘要

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。

主权项

1.一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：双星接收站之间保持时间和频率同步，双星分别截获K次目标辐射的信号，截获的信号记为式中，T为观测时间间隔，s_k(t)为第k次截获到的原始信号，l＝1,2为卫星接收站序号，k＝1,… ,K为截获次数计数；b_l,k为未知的信道衰减；ω_l,k(t)为零均值的平稳高斯白噪声，b_l,k、ω_l,k(t)、s_k(t)、r_l,k(t)均为复数形式；信号频差记为其中，f_c为信号载频，变频得到的信号频率为对截获的信号进行采样，记采样间隔为T_s，得到N点信号组成数据向量，记r_l,k＝[r_l,k(t₁),…,r_l,k(t_N)]^T，ω_l,k＝[ω_l,k(t₁),…,ω_l,k(t_N)]^T，s_k＝[s_k(t₁),…,s_k(t_N)]^T，其中，t₁,…,t_N为采样时刻点；ω_l,k，s_k分别为噪声和真实信号的采样，为未知量，假设噪声ω_l,k的协方差为σ²I，I为单位矩阵；r_l,k为截获的信号，A_l,k为包含多普勒频率信息的频移矩阵，则有r_l,k＝b_l,kA_l,ks_k+ω_l,k；双星分别完成到达时间TOA估计和信号分选，辅星将分选后的目标信号传输至主星，主星利用主星、辅星的数据配对出属于同一目标辐射源的两路信号；主星利用同一目标的两路信号的TOA相减得到目标的到达时间差TDOA；步骤二：根据时差测量值进行等间隔搜索确定有效位置：主星在需要搜索的区域内按照位置间隔(x₀,y₀)确定待搜索位置P_i,i＝1,… ,N；x₀＞0，y₀＞0，σ_P为系统设计的定位误差；当待搜索的位置对应的时差与已估计的TDOA的差值较小，待搜索位置P_i满足式时，表示该位置对应的时差与测得的时差相近，记该位置为有效位置，ξ＝1～2，有效位置点记为P_i′,i′＝1,… ,N′；步骤三：基于FDOA信息的直接定位处理：分别对第i′个有效位置计算A_l,k，计算V_k＝[A^H_1,kr_1,k,A^H_2,kr_2,k]，计算计算目标真实位置确定为