一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法及系统，该方法包括如下步骤：S1：定位站根据信号频段计算本振频率，并通过光纤向所有超外差观测站发送同一本振信号；S2：超外差观测站的中频信号通过光纤传入定位站，定位站通过不同的射频开关阵列同时采集同一超外差观测站的多路信号；S3：定位站根据光纤的延时参数和本振频率，校正信号中的本振相位，估计出多路信号的达到时间差；S4：选择不同组合超外差观测站构建多条双曲线方程，通过最小均方误差算法求得静态辐射源的位置。本发明专利技术通过光纤通信方式解决了TDOA测观站的时钟同步问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及室外无线定位
，尤其涉及一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法及系统。

技术介绍

[0002]TDOA定位是一种利用时间差进行定位的方法。通过测量信号到达监测站的时间，可以确定信号源的距离。利用信号源到各个监测站的距离(以监测站为中心，距离为半径作圆)，就能确定信号的位置。但是绝对时间一般比较难测量，通过比较信号到达各个监测站的绝对时间差，就能作出以监测站为焦点，距离差为长轴的双曲线，双曲线的交点就是信号的位置。
[0003]目前TDOA无线电高精度定位要求观测站时钟同步，针对室外较大区域的高精度TDOA定位，观测站相距越远，定位几何误差越小，远距离分散的测站时钟同步问题，通常采用高成本卫星共视设备。
[0004]目前TDOA定位的各观测站一般都在前端采用高成本的数字化技术采样信号，然后用数据通信手段将采样信号汇总到定位站进行时间差估计，定位的实时性能与通信链路的传输速度紧密相关，高速通信也导致系统成本增加。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法及系统，以解决室外大范围TDOA定位观测站时钟同步难的技术问题。
[0006]本专利技术的目的是采用以下技术方案实现的：一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法，包括如下步骤：S1：定位站根据信号频段计算本振频率，并通过光纤向所有超外差观测站发送同一本振信号；S2：超外差观测站的中频信号通过光纤传入定位站，定位站通过不同的射频开关阵列同时采集同一超外差观测站的多路信号；S3：定位站根据光纤的延时参数和本振频率，校正信号中的本振相位，估计出多路信号的达到时间差；S4：选择不同组合超外差观测站构建多条双曲线方程，通过最小均方误差算法求得静态辐射源的位置。
[0007]进一步的，步骤S1中，所述定位站根据信号频段计算本振频率的计算方法为：fo=fc+fi，其中，fo为本振频率，fc为采集信号频段的中心频率，fi为前端超外差观测站中频中心频率。
[0008]进一步的，步骤S1中，所述通过光纤向所有超外差观测站发送同一本振信号，具体为：定位站将GPSDO的时钟经锁相环产生高稳定度的本振频率fo，通过多路功分器经光纤分别传送至所有的超外差观测站。
[0009]进一步的，步骤S2具体为：所有超外差观测站将天线信号下变频为中频信号后，通过光纤将信号传送回定位站，定位站通过射频开关阵列同时采集同一超外差观测站的两路信号。
[0010]进一步的，每个超外差观测站的中频信号都通过功分器分别连接至两个多选一的射频开关阵列，定位站每次选择两个不同支路信号分别接入两路ADC进行同步采样。
[0011]进一步的，步骤S3中，所述校正信号中的本振相位的计算方法为：phase（i） = 2 * pi * fo * delay（i），其中，phase（i）为第i支路的前置相位值，fo为本振频率，pi为圆周率，delay（i）为第i支路光纤的延时。
[0012]进一步的，步骤S3中，所述估计出多路信号的达到时间差的计算方法为：TDE（i，j）= TD(i，j)
ꢀ‑
（delay（i）
‑ꢀ
delay（j）），其中，delay（i）为第i支路光纤的延时，delay（j）为第j支路光纤的延时，TD(i，j)为第i、j两个支路信号到达定位值的时间差，TDE（i，j）为信号到达第i、j两个超外差观测站天线的时间差。
[0013]进一步的，步骤S4具体为：有N+1个超外差观测站时，选择其中一个为主观测站，其它的N个为次观测站，主次组合成N组观测，分N个时刻段采集估计得到N个时间差TDE，乘上光速转换成信号达到天线的距离差，联合所有天线坐标位置构建N条双曲线方程，采用最小均方误差算法求得静态辐射源的位置。
[0014]一种基于光纤延时校正的TDOA定位系统，包括定位站、光纤收发和超外差观测站，所述定位站根据信号频段计算本振频率，并通过光纤收发向所有超外差观测站发送同一本振信号；超外差观测站的中频信号通过光纤收发传入定位站，定位站通过不同的射频开关阵列同时采集同一超外差观测站的多路信号；定位站根据光纤的延时参数和本振频率，校正信号中的本振相位，估计出多路信号的达到时间差；定位站选择不同组合超外差观测站构建多条双曲线方程，通过最小均方误差算法求得静态辐射源的位置。
[0015]本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过光纤通信方式解决了TDOA测观站的时钟同步问题；定位站集中采样，降低了独立测站的成本，同时提高了定位的实时性。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术流程图；图2为本专利技术系统框图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0019]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0020]下面结合附图，对本专利技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021]实施例1：参阅图1，一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法，包括如下步骤：S1：定位站根据信号频段计算本振频率，并通过光纤向所有超外差观测站发送同一本振信号；S2：超外差观测站的中频信号通过光纤传入定位站，定位站通过不同的射频开关阵列同时采集同一超外差观测站的多路信号；S3：定位站根据光纤的延时参数和本振频率，校正信号中的本振相位，估计出多路信号的达到时间差；S4：选择不同组合超外差观测站构建多条双曲线方程，通过最小均方误差算法求得静态辐射源的位置。
[0022]在本实施例当中，所述定位站根据信号频段计算本振频率，是指前端所有超外差观测接收都是20MHz到18GHz的宽带接收机，中频中心频率为fi，中频带宽为fb，当采集信号频段的中心频率为fc，本振频率fo计算方法为fo=fc+fi；所述通过光纤向所有超外差观测站发送同一本振信号，具体为：定位站将GPSDO的10MHz时钟经锁相环产生高稳定度的本振频率fo，通过多路功分器经光纤分别传送至所有的超外差观测站，信号相位初始值可以设定为0。
[0023]在本实施例当中，步骤S2具体为：所有超外差观测站将天线信号下变频为中频信号后，通过光纤将信号传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：定位站根据信号频段计算本振频率，并通过光纤向所有超外差观测站发送同一本振信号；S2：超外差观测站的中频信号通过光纤传入定位站，定位站通过不同的射频开关阵列同时采集同一超外差观测站的多路信号；S3：定位站根据光纤的延时参数和本振频率，校正信号中的本振相位，估计出多路信号的达到时间差；S4：选择不同组合超外差观测站构建多条双曲线方程，通过最小均方误差算法求得静态辐射源的位置。2.如权利要求1所述的一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法，其特征在于，步骤S1中，所述定位站根据信号频段计算本振频率的计算方法为：fo=fc+fi，其中，fo为本振频率，fc为采集信号频段的中心频率，fi为前端超外差观测站中频中心频率。3.如权利要求1所述的一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法，其特征在于，步骤S1中，所述通过光纤向所有超外差观测站发送同一本振信号，具体为：定位站将GPSDO的时钟经锁相环产生高稳定度的本振频率fo，通过多路功分器经光纤分别传送至所有的超外差观测站。4.如权利要求1所述的一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法，其特征在于，步骤S2具体为：所有超外差观测站将天线信号下变频为中频信号后，通过光纤将信号传送回定位站，定位站通过射频开关阵列同时采集同一超外差观测站的两路信号。5.如权利要求4所述的一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法，其特征在于，每个超外差观测站的中频信号都通过功分器分别连接至两个多选一的射频开关阵列，定位站每次选择两个不同支路信号分别接入两路ADC进行同步采样。6. 如权利要求1所述的一种基于光纤延时校正的TDOA定位方法，其特征在于，步骤S3中，所述校正信号中的本振相位的计算方法为：phase（i） = 2 * p...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭尊林，郑郁正，闵科，
申请(专利权)人：成都九洲迪飞科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：