一种改进的TDOA发射源定位算法制造技术

本发明专利技术提供一种改进的TDOA发射源定位算法，包括：步骤1，选择3个以上的监测站根据发射源的频率采集IQ数据，监测站经过GPS时间同步和TDOA定位后；步骤2，对IQ数据进行滤波处理，排除噪声；步骤3，对具有相关性的两两检测站的IQ数据获取两两检测站的TDOA值；步骤4，对TDOA值进行修正；步骤5，根据修正后的TDOA值，将每一个监测站作为参考站,采用Chan算法求解发射源坐标(x,y)所列双曲线方程组，对于所有监测站所获得的解排除其中离散的点，对剩余的点进行反距离插值得到发射源的位置区域。

An improved TDOA emitter location algorithm

The invention provides an improved TDOA emitter location algorithm, including step 1, selecting more than 3 monitoring stations to collect IQ data according to the frequency of the source, and after GPS time synchronization and TDOA positioning; step 2, filtering and processing IQ data, removing noise; step 3, 22 detection stations with correlation The IQ data gets the TDOA value of the 22 detection station; step 4, the TDOA value is corrected; step 5, according to the corrected TDOA value, each monitoring station is used as the reference station, and the Chan algorithm is used to solve the hyperbolic equation set listed in the source coordinates (x, y), and the discrete points are excluded from all the solutions obtained by the monitoring stations, and the remaining ones are excluded. The inverse distance interpolation is used to get the location area of the launch source.

【技术实现步骤摘要】
一种改进的TDOA发射源定位算法
本专利技术涉及一种通信信号处理技术，特别是一种改进的TDOA发射源定位算法。
技术介绍
在通信领域中，对发射源的追踪定位都是非常重要的。常见的定位问题分为有源定位、无源定位和自定位三种。其中，无源定位是在参与定位的监测站对目标不发射信号的情况下，通过检测发射源与监测站的特征参数如场强、传播时间或者时间差、信号到达角等信息，来确定发射源的位置信息。其定位方式决定了该定位方式具有隐蔽性强、不易被察觉等优点，从而成为现代防空系统、远程预警系统、排除干扰站等方面的重要组成部分。根据定位参数的不同，无源定位主要分为到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、到达角(AOA)、到达功率(POA)以及它们的联合定位等。其中，因TDOA定位算法不需要发射源与监测站之间时间同步、各个监测站只需要监测天线和接收机，对天线要求不高，不需要昂贵的测向天线，系统成本低、定位精度取决于时间测量的精度，定位精度高等优点，TDOA定位被越来越多的研究和采用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改进的TDOA发射源定位算法，该算法可对知道频率但位置未知的发射源进行定位。一种改进的TDOA发射源定位算法，包括以下步骤：步骤1，选择3个以上的监测站根据发射源的频率采集IQ数据，监测站经过GPS时间同步和TDOA定位后；步骤2，对IQ数据进行滤波处理，排除噪声；步骤3，对具有相关性的两两检测站的IQ数据获取两两检测站的TDOA值；步骤4，对TDOA值进行修正；步骤5，根据修正后的TDOA值，将每一个监测站作为参考站,采用Chan算法求解发射源坐标(x,y)所列双曲线方程组，对于所有监测站所获得的解排除其中离散的点，对剩余的点进行反距离插值得到发射源的位置区域。采用上述方法，步骤3的具体过程在于：步骤3.1，对两两监测站的IQ数据做广义互相关分析并计算相关系数，具有相关性，则转步骤3.2；否则，舍弃该组数据；步骤3.2，取相关系数的峰值作为时延的样本数n；步骤3.3，计算两两台站的TDOA值其中，t1、t2为两个IQ信号的时间戳,T为采样周期。采用上述算法，步骤4的具体过程在于：步骤4.1，根据TDOA值的正负，找出离发射源最近的台站作为参考站；步骤4.2，采用Chan算法对发射源坐标(x,y)所列双曲线方程组进行求解，解作为发射源的粗略估计；步骤4.3，根据监测站坐在位置的信道环境、发射源的粗略估计，根据NLOS附加时延指数分布模型对TDOA值进行修正d1、d2根据如下公式计算：d＝facter*disdis是发射源粗略估计位置与参考站的平面距离，facter是信道因子。本专利技术所涉及的算法可定位的发射源工作频率范围为30MHz～3GHz；当参与定位的监测站相距3KM左右，监测设备的时间精度50ns，信道良好，信噪比小于20dB时，定位精度可以达到50m。下面结合说明书附图对本专利技术作进一步描述。附图说明图1位本专利技术的方法流程图。具体实施方式结合图1，一种改进的TDOA发射源定位算法，包括以下步骤：步骤1，选择3个以上的监测站进行TDOA定位后，监测站进行GPS时间同步后根据发射源的频率采集IQ数据；步骤2，对IQ数据进行滤波处理，排除噪声；步骤3，对两两监测站的IQ数据做广义互相关分析，计算相关系数，相关系数大于0.3则认为有相关性，若没有相关性，则舍弃该组数据，若有相关性，则取相关系数的峰值作为时延的样本数，然后根据两个IQ信号的时间戳t1,t2时延的样本数n、采样周期T计算两两台站的TDOA值，根据如下公式计算：步骤4，根据TDOA值的正负，找出离发射源最近的台站作为参考站，发射源坐标(x,y)作为未知数，据此列出双曲线方程组，对方程组采用Chan算法求解，方程组的解即为发射源的粗略估计，然后根据监测站所在位置的信道环境，发射源的粗略估计，根据NLOS附加时延指数分布模型对TDOA值进行修正，减弱NLOS的影响：其中d1,d2根据如下公式计算：d＝facter*disdis是发射源粗略估计位置与监测站的平面距离facter是信道因子，对应不同的信道环境：信道环境Facter远郊0.1郊区0.3一般市区0.4闹市区1步骤5，根据修正后的TDOA值，将每一个监测站作为参考站,发射源坐标(x,y)作为未知数,列双曲线方程组，采用Chan算法计算发射源的位置，综合多次计算结果，大部分的结果应该都集中在某个区域内，排除比较离散的点，根据剩下的点进行反距离插值得到发射源可能的位置区域。本专利技术可以定位位置未知的发射源，适用频率范围在30MHz～3GHz。本专利技术具有良好的抗噪声性能和抗NLOS影响，可在信噪比大于20dB、时间精度小50ns、监测站相距3KM的条件下保持定位误差在100m左右。在满足上述条件下，接收实时信号进行分析，也支持离线数据分析。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的TDOA发射源定位算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，选择3个以上的监测站根据发射源的频率采集IQ数据，监测站经过GPS时间同步和TDOA定位后；步骤2，对IQ数据进行滤波处理，排除噪声；步骤3，对具有相关性的两两检测站的IQ数据获取两两检测站的TDOA值；步骤4，对TDOA值进行修正；步骤5，根据修正后的TDOA值，将每一个监测站作为参考站,采用Chan算法求解发射源坐标(x,y)所列双曲线方程组，对于所有监测站所获得的解排除其中离散的点，对剩余的点进行反距离插值得到发射源的位置区域。

【技术特征摘要】
1.一种改进的TDOA发射源定位算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，选择3个以上的监测站根据发射源的频率采集IQ数据，监测站经过GPS时间同步和TDOA定位后；步骤2，对IQ数据进行滤波处理，排除噪声；步骤3，对具有相关性的两两检测站的IQ数据获取两两检测站的TDOA值；步骤4，对TDOA值进行修正；步骤5，根据修正后的TDOA值，将每一个监测站作为参考站,采用Chan算法求解发射源坐标(x,y)所列双曲线方程组，对于所有监测站所获得的解排除其中离散的点，对剩余的点进行反距离插值得到发射源的位置区域。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3的具体过程在于：步骤3.1，对两两监测站的IQ数据做广义互相关分析并计算相关系数，具有相关性，则转步骤3.2；否则，舍弃该组数据；步骤3.2，取相关系数的峰值作为时延的样本数n；步骤3.3，计算两两台站的TDOA值其中，t1、t2为两个IQ信号的时间戳,T为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志明，吴红生，宋勇辉，宋小刚，冷盛林，何国辉，戴吉，
申请(专利权)人：中国航天科工集团八五一一研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32