多输入多输出被动雷达的TDOA/AOA三维定位解析算法

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本文主要探讨了在多发射器-多接收器被动雷达系统中,利用时差定位(TDOA)和角度到达(AOA)测量数据来估计单个目标位置的问题。TDOA是一种通过比较不同接收器接收到信号的时间差来确定目标距离的技术,而AOA则提供了关于目标方向的信息,有助于弥补TDOA方法在估计目标高度方面的局限性。 作者提出了一种闭合形式的两步定位估计算法,旨在解决多输入-多输出系统中的定位问题。首先,通过测量的AOA信息,该方法能够区分不同高度的信号,从而改善了仅依赖TDOA可能导致的垂直方向定位误差。这一步利用了角度测量的特性,因为目标在不同高度上,其信号到达各个接收器的角度是不同的。 接下来,为了进一步提高精度,文中采用了一系列加权最小二乘优化方法。这些权重矩阵的引入是为了处理可能存在的噪声、不准确度量值以及传感器间的不一致性。通过合理设计权重,方法能够在复杂环境中,如广泛分离的天线配置下,优化位置估计结果,降低误差影响。 在分析过程中,作者详细讨论了这种方法的理论基础,包括如何构建位置估计模型,如何选择合适的权重,以及如何处理可能的多解性和局部最优解。此外,还评估了算法的稳健性和计算效率,以及它在实际应用中的性能,比如对于目标跟踪和避障等场景的适用性。 这篇研究文章提供了一种有效的策略,将TDOA和AOA结合在多输入-多输出被动雷达系统中,以实现三维目标定位,并展示了在复杂环境条件下提高定位精度的可能性。这对于无线通信、自动驾驶、无人机导航等领域具有重要意义,为未来的研究和实际工程应用奠定了坚实的基础。