双星TDOA／FDOA定位系统的目标定位精度分析

常新亚 谢斌 张晓敏 兰丁

（航天东方红卫星有限公司，北京 100094）

1 引言

双星时差／频差（TDOA／FDOA）定位，利用两台处于不同位置的接收机（卫星）分别接收同一个辐射源发射的信号，通过测量信号分别到达两台接收机的时差（TDOA）和频差（FDOA），采用相应的定位算法，实现对辐射源的高精度定位。双星TDOA／FDOA 联合定位的方式，相对于三星、四星定位系统而言，减少了卫星数量，降低了系统实现难度和发射成本，其实时性和定位精度又高于单星定位方式，因此可简化卫星设计，提高可靠性。

目前，国内已对双星TDOA／FDOA 的目标定位精度进行了研究，获得了定位精度解析解。文献［1］通过计算TDOA 和FDOA 的测量精度，以及卫星运动引起的TDOA 和FDOA 的变化，提出了双星TDOA／FDOA 定位的信号最佳采样时间为10～100ms，系统可实现的定位精度为1～3km。文献［2］提出了一种获得目标三维解析解的方法，分析表明，为了减小定位误差大的区域，双星运动方向最好与卫星基线方向一致或接近。文献［3-4］分别描述了三星TDOA 定位精度的模型，对TDOA／FDOA的模型建立具有参考价值。文献［5-9］分别利用最小二乘融合估计、互模糊函数等方法建立了TDOA／FDOA 测量体制的数学模型。不过，上述文献都没有对TDOA／FDOA 定位的误差链及误差源的影响权重进行较系统的分析。本文通过分析双星TDOA／FDOA 的定位原理，给出了系统目标定位精度的解析解，解析解中包括星座构型、测量因素误差、辐射源因素等多种误差源。

2 TDOA／FDOA 定位的基本原理

双星TDOA／FDOA 定位系统由一主一副两颗低轨卫星组成，每颗卫星上都配置接收和处理模块。……