基于到达时间差的曲线交叉点测向算法研究*

刘青琨， 孙广慧， 崔逊学

(安徽理工大学 电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001)

0 引 言

信号源目标定位通过利用一些已知位置的基站或传感器以及测得的信号特征值来求解目标所在的位置。信号源目标定位通过测量信号到达基站或传感器的到达时间(Time of Arrival， TOA)、到达时间差(Time Difference of Arrival， TDOA)、入射角(Angle of Arrival， AOA )等参数，再根据相关的定位算法来估计目标的位置[1]。在各种定位技术中，TDOA技术有着较好的定位性能，得到了研究人员的重视[2]。

基于到达时间差的TDOA测量方程中曲线交叉点参量的计算[3]是两个非线性方程求解未知变量的重要问题。文献[4]中，作者提出了一种思想，对于TDOA双曲线解析方程，从笛卡尔坐标系变换到极坐标系，并通过极向旋转的方法计算出两条双曲线交叉点的位置参量；文献[5]假定已知三维空间中信源的高度，使得目标位置限定在双曲线上，且将TDOA双曲线简化为一条相切的直线，由此确定两条相切直线的交点，作为TDOA双曲线交叉点的近似位置。这些方法虽然在一定程度上可以对交叉点进行求解，但是计算的过程较为繁琐，计算量也比较大，对交叉点的估计精度不高。计算出TDOA曲线交叉点参量后，接着就要研究如何确定权值与组合。文献[6]提出每3个传感器构成一组，根据各传感器至目标的高度差以及测量的TDOA，先估计出目标的二维坐标，然后计算各组传感器与初步估计的目标坐标构成的几何位置关系形成的CRLB，以此作为权重计算出目标位置。但是这些方法并不能合理的确定交叉点的权值，因此，对目标位置的估计并不理想。……