[发明专利]基于时钟偏差和站址误差的时差定位跟踪方法

说明书

本发明提出了一种基于时钟偏差和站址误差的时差定位跟踪方法，用于解决现有技术中存在的跟踪精度较低的技术问题，实现步骤为：构建时差定位跟踪场景；初始化参数；信息采集模块采集时间戳差值信息和传感器位置的观测值信息；信息处理模块基于时钟偏差和站址误差获取目标T的位置信息；跟踪控制模块获取目标的时差定位跟踪结果；信息处理模块计算k时刻传感器移动的目的位置坐标；跟踪控制模块控制传感器移动。本发明同时考虑了时差定位跟踪中存在的时钟偏差和站址误差，有效提升了目标的跟踪精度。

技术领域

本发明属于无源多站定位技术领域，涉及一种时差定位跟踪方法，具体涉及一种基于时钟偏差和站址误差的时差定位跟踪方法。

背景技术

运动目标定位跟踪实质上是连续时间的目标定位，是信号处理领域的一项重要研究内容,在雷达、无线通信和传感器网络等领域中有着广泛的应用。目标定位可分为有源定位和无源定位，其中，由于无源定位无需向外界发射电磁波信号，具有隐蔽性好、作用距离长、生存能力强等特点，成为近年来目标定位技术领域中的研究热点之一。

无源定位根据量测信息可分为基于空域信息定位、基于频域信息定位和基于时域信息定位三类。其中基于空域信息的信号到达角的无源定位系统往往需要多天线的阵列接收辐射源信号，且对于运动平台姿态的测量要求较高。基于频域信息的多普勒频率和多普勒频差的无源定位系统与信号的频率调制息息相关，对信号的适应能力差。相比基于空域和频域信息的定位体制，基于时域信息的时差定位方法不仅定位精度高，而且对于无源定位系统中单个节点的载荷能力要求低，利用时差定位方法可实现无源定位系统的小型化及网络化，时差定位方法在无源定位系统中得到了广泛的应用。

定位跟踪精度是衡量定位跟踪方法性能的重要指标，为了提高定位跟踪精度，时差定位方法一方面要求接收辐射源信号的传感器的采样时钟一致，另一方面要求获取的传感器位置信息精确，然而由于不同传感器的时钟一致性在硬件上难以实现，传感器的精确位置难以获得，因此采用时差定位时所获取的观测值信息往往存在时钟偏差和站址误差，但是，现有技术通常仅考虑其中一种误差，例如申请公布号为CN105954720A，名称为“存在无源探测观测站位置误差的辐射源时差定位方法”的专利申请，公开了一种存在无源探测观测站位置误差的辐射源时差定位方法，包括如下步骤：1)提取时差；2)构造时差定位直接线性方程组；3)构造无源探测观测站位置误差扰动的线性映射矩阵；4)构造时差测量误差扰动的线性映射矩阵；5)构造误差扰动的线性映射矩阵；6)估计辐射源位置。该方法采用了时差定位直接线性模型，考虑了无源探测观测站位置误差在时差定位中的影响，在一定程度上提高了目标的定位精度，但其存在的不足之处在于，该方法仅考虑了站址误差，而未考虑测量传感器与参考传感器之间存在的时钟偏差，同时该方法将距离差值噪声视为与目标和传感器之间的距离无关的常数，与实际应用中距离差值噪声由目标和传感器之间的距离决定存在差异，使得目标位置的估计精度不理想，导致目标跟踪精度较低。因此亟待提出一种可以综合考虑时钟偏差和站址误差的时差定位跟踪方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种基于时钟偏差和站址误差的时差定位跟踪方法，用于解决现有技术中存在的跟踪精度较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)构建时差定位跟踪场景：

构建空间直角坐标系OXYZ中包括时差定位跟踪系统和作匀速直线运动的目标的时差定位跟踪场景，其中，时差定位跟踪系统包括信息采集模块、信息处理模块和跟踪控制模块；所述信息采集模块包括时间戳差值信息采集模块和位置信息采集模块；所述时间戳差值信息采集模块包括四个传感器，其中一个传感器为参考传感器，其余三个传感器为测量传感器，测量传感器相对于参考传感器存在时钟偏差；

(2)初始化参数：