TDOA基站定位算法詳細介紹課件

TDOA基本原理及應用李景春國家無線電監(jiān)測中心Lijingchun@+8610-680090101精選2021版課件目錄一、TDOA概念二、TDOA定位基本原理三、TDOA關鍵技術四、TDOA定位優(yōu)點五、DOA與TDOA的比較六、無線電監(jiān)測應用2精選2021版課件一、TDOA概念TimeDifferenceOfArrival--TDOA

到達時間差發(fā)射機監(jiān)測站A監(jiān)測站BtAtB3精選2021版課件距離差=時間差×電磁波速度TA-TB=CONSTANT4精選2021版課件5精選2021版課件二、TDOA定位基本原理基本原理:

通過測量無線電信號到達不同監(jiān)測地點的天線單元時間差，來對發(fā)射無線電信號的發(fā)射源進行定位。注意：TDOA定位不是TDOA測向6精選2021版課件TDOA定位流程從監(jiān)測站將同一時間測量同一信號得到的數(shù)據(jù)發(fā)送至主監(jiān)測站主監(jiān)測站分別計算出無線電信號到達兩個監(jiān)測站天線的時間差（利用相關算法）根據(jù)兩站之間時間差轉(zhuǎn)換為距離差，可以得到一條雙曲線；通過三個或多個無線電監(jiān)測站測得的時間差可以得到兩條或多條雙曲線相交來實現(xiàn)對發(fā)射源的定位

7精選2021版課件三、TDOA關鍵技術監(jiān)測站高精度同步

實現(xiàn)方式：GPS、有線或無線方式誤差量級時差誤差距離誤差1ns0.3m1300mTDOA獲取方法：相關函數(shù)法、廣義相關法、相位譜法、高階累計量法等。8精選2021版課件相關函數(shù)法基本原理：通過計算兩個監(jiān)測站同時接收到的信號的相關函數(shù)，來得到信號到達兩個天線時間差。假定：同一時刻，天線1接收到的信號為x1

天線2接收到的信號為x2，考慮到接收機的噪聲n1、n2，則：

τ為信號到達兩個天線時間差，A為兩個信號的幅度比。9精選2021版課件計算這兩個信號的相關函數(shù),得到：假定信號與噪聲之間互不相關＝0因此得到：當Δt=τ時，相關函數(shù)Rx12為最大值因此通過求Rx12的最大值就可以求得時間差τ。

10精選2021版課件四、TDOA定位優(yōu)點系統(tǒng)簡單節(jié)省投資

天線為監(jiān)測天線沒有復雜的測向天線陣升級擴展方便監(jiān)測系統(tǒng)僅需增加同步設備和數(shù)字信號處理設備環(huán)境兼容性好對周圍環(huán)境的要求寬松，具有一定得抗多徑能力定位精度高

基線長度不受限制，使用長基線避免天線間互耦影響，使定位精度提高；不存在相位模糊問題信號帶寬越寬，時間測量精度越高。尤其適用于寬帶低功率譜信號。11精選2021版課件實驗結(jié)果對于帶寬大于10KHz的無線電信號，時間測量誤差為100ns。（距離誤差為30m）

12精選2021版課件五、DOA與TDOA的比較所需監(jiān)測站數(shù)量監(jiān)測站配置的復雜度定位精度和靈敏度結(jié)論13精選2021版課件所需監(jiān)測站數(shù)量DOATDOA測向1J不能測向L定位2J3J由此可知:TDOA至少需要3個監(jiān)測站才能提供定位服務；而DOA只需要兩個監(jiān)測站就能完成此項任務。14精選2021版課件監(jiān)測站配置的復雜度

TDOA基站的復雜度低于DOA基站DOATDOAGPS同步JL測向天線LJ接收機LJ精度LJ高速數(shù)據(jù)傳輸JL安裝LJ15精選2021版課件定位精度和靈敏度DOA的精度不依賴于信號，而TDOA因為使用相干監(jiān)測而更加靈敏DOATDOA距離LJ測向JL靈敏度LJ信號帶寬JL干擾LL多徑LL16精選2021版課件六、無線電監(jiān)測應用

一個測向站與一個監(jiān)測站組網(wǎng)即可完成定位任務。17精選2021版課件未來應用

在行政區(qū)域內(nèi)大面積布站增加監(jiān)測覆蓋面積的基礎上，僅需增加：

同步設備、數(shù)字信號處理設備

就可以實現(xiàn)對無線電發(fā)射