[發明專利]基于奇異值分解的TDOA/FDOA估計精度提升方法

有效

• 申請號: 202011367861.5
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112526448B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 滿欣;周成;馬叢珊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06;G06F30/20
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

本發明提供一種基于奇異值分解的TDOA/FDOA估計精度提升方法，包括：步驟一、構建一個TDOA/FDOA測量值及其二階量組成的全局擴展矩陣Γ，假設有M個目標，其位置和速度分別為x_m和其中d表示維度；步驟二、對全局擴展矩陣Γ進行奇異值分解，并用最大的2M+2d個奇異值重構全局擴展矩陣Γ；步驟三、構建局部擴展矩陣并對其進行奇異值分解，用其最大的6d+4個奇異值重構局部擴展矩陣對上述過程重復n次，直到前后兩次TDOA/FDOA測量值的變化小于預設范圍，其中n為自然數。仿真實驗證明，本發明可提升TDOA/FDOA測量值的估計精度。

技術領域

本發明涉及通信輻射源無源定位跟蹤領域，具體是一種基于奇異值分解的TDOA/FDOA估計精度提升方法。

背景技術

到達時間差(Time Difference of Arrival，TDOA)和到達頻率差 (FrequancyDifference of Arrival，FDOA)測量值是無源定位中很重要的參數，其估計精度的高低直接決定了目標的定位精度。因此，如何得到高精度的TDOA/FDOA測量值一直以來都是無源定位領域研究的熱點問題。

要得到高精度的TDOA/FDOA測量值，一是在通過對原始數據提取的過程中，利用各種方法確保TDOA/FDOA的估計精度，二是對已估計得到的TDOA/FDOA測量值進行降噪處理。目前，前者已有大量的文獻進行研究，而后者相對研究較少。

在目前已有的文獻中，對已得到的TDOA估計值進行降噪，文獻[1]利用疊加降噪提高二次TDOA精度，文獻[2]通過改進最大似然加權-相位變換加權-廣義互相關算法，達到提高時延定位精度的目的，文獻[3]提出了異軌分時單星時差定位方法，文獻[4]提出了一種基于改進的加權最小二乘法與螢火蟲算法相結合的無源定位方法，文獻 [5-8]在高斯噪聲假設下，采取預濾波器的方法，對TDOA測量值進行降噪處理；文獻[9][10]從代數性質方面，來解決TDOA測量值去噪的問題。其中，文獻[9]討論了在獲得TDOA測量值的全集，即無參考站，任意兩站之間的TDOA測量值都是獨立測量的的條件下，利用冗余信息來提升TDOA估計精度；而文獻[10]通過構建TDOA 測量值的擴展矩陣，利用矩陣秩的性質，采用奇異值分解的方法進行降噪。在對已得到的FDOA估計值進行降噪的研究方面，目前還未看到相關文獻。

參考文獻：

[1]徐錦濤，嚴天峰，張宇.一種利用疊加降噪提高二次相關 TDOA精度的方法[J].測控技術，2019，38(01)：111-113+135.

[2]黃強.低空無人機被動聲探測定位方法研究[D].電子科技大學，2018.

[3]郭恒恒，屈德新，張更新.異軌分時單星時差定位技術精度分析[J/OL].南京郵電大學學報(自然科學版)，2020(04)：1-6.

[4]國強，李文韜.一種4站情況下基于TDOA/FDOA的無源定位方法[J/OL].航空學報：1-13.

[5]G.C.Carter.Coherence and time delay estimation[J].in Proc. IEEE，Feb.1987，vol.75(no.2)：236-255.

[6]D.Ying and Y.Yan.Robust and fast localization of single speechsourceusing a planar array[J].IEEE Signal Process.Lett，Sep. 2013，vol.20(no.9)：909-912.