TDOA基本原理及应用

1TDOA基本原理及应用2目录一、TDOA概念二、TDOA定位基本原理三、TDOA关键技术四、TDOA定位优点五、DOA与TDOA的比较六、无线电监测应用3一、TDOA概念TimeDifferenceOfArrival--TDOA到达时间差发射机监测站A监测站BtAtB4距离差=时间差×电磁波速度ABTTA-TB=CONSTANT5主站A从站B从站CTMNRS6二、TDOA定位基本原理基本原理: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。注意：TDOA定位不是TDOA测向7TDOA定位流程从监测站将同一时间测量同一信号得到的数据发送至主监测站主监测站分别计算出无线电信号到达两个监测站天线的时间差（利用相关算法）根据两站之间时间差转换为距离差，可以得到一条双曲线；通过三个或多个无线电监测站测得的时间差可以得到两条或多条双曲线相交来实现对发射源的定位8三、TDOA关键技术监测站高精度同步实现方式：GPS、有线或无线方式误差量级时差误差距离误差1ns0.3m1300mTDOA获取方法：相关函数法、广义相关法、相位谱法、高阶累计量法等。s9相关函数法基本原理：通过计算两个监测站同时接收到的信号的相关函数，来得到信号到达两个天线时间差。假定：同一时刻，天线1接收到的信号为x1天线2接收到的信号为x2，考虑到接收机的噪声n1、n2，则：τ为信号到达两个天线时间差，A为两个信号的幅度比。10计算这两个信号的相关函数,得到：假定信号与噪声之间互不相关＝0因此得到：当Δt=τ时，相关函数Rx12为最大值因此通过求Rx12的最大值就可以求得时间差τ。1212x12sssnsnnn(t)AR(t)AR(t)R(t)R(t)R11四、TDOA定位优点系统简单节省投资天线为监测天线没有复杂的测向天线阵升级扩展方便监测系统仅需增加同步设备和数字信号处理设备环境兼容性好对周围环境的要求宽松，具有一定得抗多径能力定位精度高基线长度不受限制，使用长基线避免天线间互耦影响，使定位精度提高；不存在相位模糊问题信号带宽越宽，时间测量精度越高。尤其适用于宽带低功率谱信号。12实验结果对于带宽大于10KHz的无线电信号，时间测量误差为100ns。（距离误差为30m）13五、DOA与TDOA的比较所需监测站数量监测站配置的复杂度定位精度和灵敏度结论14所需监测站数量DOATDOA测向1J不能测向L定位2J3J由此可知:TDOA至少需要3个监测站才能提供定位服务；而DOA只需要两个监测站就能完成此项任务。15监测站配置的复杂度TDOA基站的复杂度低于DOA基站DOATDOAGPS同步JL测向天线LJ接收机LJ精度LJ高速数据传输JL安装LJ16定位精度和灵敏度DOA的精度不依赖于信号，而TDOA因为使用相干监测而更加灵敏DOATDOA距离LJ测向JL灵敏度LJ信号带宽JL干扰LL多径LL17六、无线电监测应用一个测向站与一个监测站组网即可完成定位任务。测向站监测站干扰源位置18未来应用在行政区域内大面积布站增加监测覆盖面积的基础上，仅需增加：同步设备、数字信号处理设备就可以实现对无线电发射源的TDOA定位。19微波、雷达干扰源定位对宽带无线电信号精度更高脉冲信号更有效20