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《基于最大似然估計的TDOA∕FDOA無源定位偏差補償算法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、航空學(xué)報ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMar．252015V01．36No．3979．986ISSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．CRhkxb@buaa．edu．cnDOI：10．7527／S1000—6893．2014．0317基于最大似然估計的TDOA／FDoA無源定位偏差補償算法周成，黃高明*，單鴻昌，高俊海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院，武漢430033摘要：在到達(dá)時差／到達(dá)頻差(TDOA／FDOA)無源定
2、位系統(tǒng)中，定位問題的非線性使得定位的結(jié)果存在偏差，特別是在噪聲較大或者接收站布站不合理的情況下，定位的偏差尤其顯著。針對這一問題，提出了一種基于最大似然估計的偏差補償算法。該方法分為3步：首先，利用最大似然估計器對目標(biāo)的位置和速度進(jìn)行求解；其次，通過利用目標(biāo)定位的估計值和含噪的測量值，對目標(biāo)的位置和速度偏差值進(jìn)行理論分析和推導(dǎo)；最后，將最大似然估計解減去理論偏差值，得到經(jīng)過偏差補償?shù)男碌哪繕?biāo)定位解。理論分析和實驗仿真證明，在一定噪聲的情況下，所推導(dǎo)的目標(biāo)位置和速度的理論偏差值與實際偏差值相符，并
3、且經(jīng)過偏差補償后的定位算法，在保持目標(biāo)定位的均方根誤差(RMSE)與原最大似然算法一致的情況下，Ifl標(biāo)的位置和速度偏差值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原最大似然算法的偏差值，目標(biāo)定位精度得到了有效的提高。關(guān)鍵詞：無源定位；偏差補償；最大似然估計；到達(dá)時差；到達(dá)頻差中圖分類號：V247；TN97文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000—6893(2015)03—0979—08無源定位技術(shù)是接收站本身不發(fā)射信號，而是通過被動接收目標(biāo)發(fā)射或者反射的信號完成定位的一種技術(shù)，它被廣泛應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)[1。2]、無線通信‘3?！?、麥克
4、風(fēng)陣列睜63和聲納‘7刮等領(lǐng)域。無源定位技術(shù)按照測量參數(shù)的不同，可以分為到達(dá)角度(AngleofArrival，AOA)、到達(dá)時間(TimeofArrival，TOA)、到達(dá)時差(TimeDifferencesofArrival，TDOA)、到達(dá)頻差(Fre—quencyDifferencesofArrival，F(xiàn)DOA)、接收信號強度(ReceivedSignalStrength，RSS)以及上述參數(shù)相互組合的無源定位技術(shù)體制[9]。其中，隨著信息網(wǎng)絡(luò)支撐條件的不斷完善，TDOA／FDOA聯(lián)合
5、無源定位技術(shù)得到了迅速發(fā)展，通過估計目標(biāo)到多個接收站之間的TDOA和FDOA，多站協(xié)同得到目標(biāo)的位置和速度，與其他定位體制相比，具有全面、實時性好和定位精度高的優(yōu)勢，特別適合多站協(xié)同對運動目標(biāo)快速精確定位‘10
6、。在TDOA／FDOA無源定位系統(tǒng)中，由于定位問題的非線性使得定位的結(jié)果存在偏差[11
7、。因此，為了衡量一個目標(biāo)位置和速度估計器的性能需要聯(lián)合考慮目標(biāo)位置和速度估計的方差和偏差這2個指標(biāo)。當(dāng)噪聲較小或者接收站布站合理時，目標(biāo)位置和速度的估計偏差影響不明顯，可以忽略，但是當(dāng)噪聲較大或者接收
8、站布站不合理時，估計偏差的影響將變得極其顯著n2
9、。特別地，隨著超寬帶技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)可以實現(xiàn)在短時間內(nèi)對目標(biāo)的TDOA和FDOA值進(jìn)行多次的測收稿日期：2014一09．09；退修日期：2014-10．23；錄用日期：2014-11-19；網(wǎng)絡(luò)出版時間：2014-12—0216：35網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／10．7527／S1000·68932014．0317html基金項目：國家自然科學(xué)基金(60901069)；國家“863”計劃(2013AAXXXX
10、061)*通訊作者Tel．：027—65461241E-mail：hgaom—paper@163．com鐘用棒武IZhouc，HuangGM。ShahHC，eta1．BiascompensationalgorithmbasedOnmaximumlikelihoodestimationforpassiveIocaliza—tionusingTDOAandFDOAmeasurements[J]．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2015，36(3)：979-98
11、6．屬成，黃高明，單鴻昌。等。基f最大似然估計的TDOA／FDOA無源定位偏差補償算法￡Jj．航空學(xué)報，2015，36(3)：979-986．980航空學(xué)報Mar．252015V01．36No．3量，然后通過多次測量數(shù)據(jù)融合的方法來提高目標(biāo)定位的精度口引。但是，該方法只能有效降低目標(biāo)估計的方差值，目標(biāo)估計的偏差不隨測量的次數(shù)增加而降低口卜”]。在目標(biāo)跟蹤的應(yīng)用環(huán)境下，通過把各個獨立時刻的測量結(jié)果有機結(jié)合，形成目標(biāo)的運動軌跡，而定位偏差的存在，會極大地影響目標(biāo)跟蹤的效果[14
12、。因此，如何去除目標(biāo)
