基于TDOA原理计算信号源位置的算法研究开题报告

 2022-01-07 21:35:09

全文总字数:5180字

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.研究背景

无线电监测的目标是对人们生活中使用无线电设备产生的无线电信号进行监管,而无线电信号可以分为:使用移动电话以及对讲机等通信工具产生的无线电信号;使用无线电发射设备或者大功率电器比如电视信号、广播信号、工业设备产生的无线电干扰信号;还有违法分子通过无线电发射设备假设“假电台”、“伪基站”等产生的无线电信号。无线电定位的目标是对覆盖区域内的所有无线电发射源实现实时智能精确的坐标定位,为监管人员提高准确可靠的坐标信息,并采取有效措施解决电磁干扰或者辐射,从而维护各类正规的无线电业务稳定运行。所以定位目标信号发射源是无线电频谱监测工作中的最后一步,不管是对非法电台或者无线电干扰源的监测,还是用于重大灾害中对信号的定位,甚至在军事战争中对敌方的电波监视,都需要利用监测站对接收到无线电信号通过技术算法来推导出定位目标的位置信息。

目前,无线电的定位技术包含 aoa、tdoa, toa 等。tdoa 在二维界面下定位目标发射源通过使用双曲线的交点来实现,以两监测站为焦点,以目标发射源到监测站的距离差绘制两条双曲线,目标发射源的坐标就是两条双曲线相交的交点。经典的tdoa 定位算法有 chan 算法、taylor级数定位算法、fang 算法、si 算法等,这其中的 chan 算法和 taylor 级数定位算法具有定位精准度高,定位稳定性好的优点。而定位技术的核心在于算法,以经典的 tdoa 算法为根本,创新一种定位精度高、稳定性好的新型算法能使得定位技术取得重大突破。

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2. 研究的基本内容与方案

TDOA(TimeDiference0fArival)是通过测量无线电信号到达不同监测地点的天线单元时间差,来对发射无线电信号的发射源进行定位的技术。根据平面解析几何原理,我们知道与平面上两个定点的距离之差的绝对值为定值的点的轨迹是双曲线。在实际中,无线电波在空中以光速在空中传播,当有两个监测站搜到未知无线电信号时(若发射源不在两监测站的中心线上)则信号源一定在以两个监测站为交点的双曲线上,当有3个或以上的监测站都能收到该信号时,平面中的双曲线就会有交点,则未知信号源一定在其中的一个交点上。如果我们能找出该交点,并输出该点的经纬度信息,那么就可以确定未知信号源的实际位置[15]。TDOA 算法有着系统简易、计算简单的优越性。此次论文阐述了 TDOA定位的基本原理,给出了定位问题的数学模型;介绍了基本定位方法,并对此经典算法进行了理论推导;对实际应用中定位估计的误差来源进行分析,并给出了定位算法精度的评价标准,拟采用具有定位精准度高,定位稳定性好的优点的经典的TDOA定位算法 Chan 算法完成基于TDOA原理计算信号源位置的算法研究,对Chan算法进行编程,初步实现信号源位置的精确定位。

3. 研究计划与安排

1-3 周:查阅文献,完成开题报告

4-6 周:总体设计,完成论文综述

7-10 周:改进与推广

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]danielfrisch,uwe d. hanebeck. correction to: tdoa versus atdoa for wide areamultilateration system[j]. eurasip journal on wireless communications andnetworking,2020,2020(10).

[2]pengwu wan,qiongdanhuang,guangyue lu,jin wang,qianli yan,yufei chen.passive localization of signalsource based on uavs in complex environment[j].中国通信,2020,17(02):107-116.

[3]yexiaokang,rodríguez-pieiro josé,liu yuan,yin xuefeng,pérez yuste antonio. anovel experiment-free site-specific tdoa localization performance-evaluationapproach.[j]. sensors (basel, switzerland),2020,20(4).

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