无源定位系统在探测远距离目标时, 容易受到地球曲率的影响, 在对多个观测站坐标系进行统一的过程还会引入额外误差, 造成系统对目标的估计位置与真实位置存在较大偏差, 进而给后续的数据关联、信息融合等造成严重的影响。鉴于此, 提出了一种考虑地球曲率、基于双站协同的时差无源定位算法。首先将所有的地理坐标转换至大地直角坐标系下, 然后利用双站接收目标的到达时差信息, 基于地球椭圆方程和泰勒级数展开的方法解算出目标的大地直角位置坐标。理论分析与仿真实验表明, 所提算法能克服地球曲率的影响, 实现定位系统的坐标系标准化, 且有效地降低了定位误差, 为对远距离目标无源探测提供了一种新的技术思路。
无源定位 到达时间差 双站协同 地球椭圆方程 泰勒级数 passive location Time Difference of Arrival (TDOA) two-station coordination elliptic equation of the Earth Taylor series
测向交叉定位思想简单, 所需测量信息少, 在无源定位领域被广泛应用。针对传统测向交叉定位算法难以解决未知目标数目的定位问题, 提出了一种基于网格密度峰值的测向交叉定位算法, 将网格划分和密度峰值聚类引入测向交叉定位中, 并结合Hough变换制定了一种挑选类簇中心的规则。仿真实验和实测数据实验结果表明, 在含有噪声的情况下, 该算法能够自动识别目标的数目和位置, 具有较强鲁棒性, 可适用于实际问题。
无源定位 测向交叉定位 网格划分 密度峰值聚类 Hough变换 passive positioning direction-finding cross positioning meshing density peak clustering Hough transform
针对双无人机无源雷达对宽带辐射源目标的直接无源定位(DPD)初始值敏感,提出一种基于小生境拓扑结构改进矢量粒子群算法(NTVIPSO)的直接无源定位算法。本文算法将直接法和间接法结合起来,依靠间接法中尺度差参数构造约束条件,利用小生境矢量粒子群求解得到精确的位置。仿真结果表明本文粒子群算法优于矢量粒子群算法和邻域拓扑结构粒子群算法。提出的存在扰动情况下尺度差约束条件下的直接无源定算法精确度低于直接法,但优于间接法;计算复杂度低于直接法,大于间接法。
到达时间差 尺度差 无源定位 宽带信号 粒子群 Time Difference Of Arrival(TDOA) Scale Difference Of Arrival(SDOA) passive location broadband signal particle swarm 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(10): 1026
1 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室,吉林 长春 130012
2 吉林省红外气体传感技术工程研究中心,吉林 长春 130012
甲烷(CH4)是天然气的主要成分,快速探测潜在的天然气泄漏、科学预防泄漏事故的发生是保障城市天然气管道输运安全的关键。基于中红外可调谐半导体激光吸收光谱技术,研制了一种检测大气痕量甲烷的传感器系统。采用中心波长为3291 nm的带间级联激光器作为光源,探测CH4位于3038.5 cm-1处的较强吸收峰。采用有效光程为26.4 m的多通池作为气室,增强了气体吸收。采用波长调制光谱技术,降低了CH4检测下限。Allan方差结果表明,当积分时间为54 s时,系统的检测下限为6.2×10-10。采用LabVIEW平台获取了浓度数据和天气站数据,基于气体湍流模型,并结合粒子群优化算法,给出了一种移动式天然气泄漏源定位方法。利用所研制的传感器系统,在吉林大学校园开展了大气甲烷移动监测实验和天然气泄漏源定位实验,验证了该传感器系统具有较强的移动探测能力。研究结果为天然气泄漏快速溯源提供了一种有效途径。
传感器 红外光谱学 气体检测 车载移动测量 泄漏源定位 中国激光
2022, 49(18): 1810001
光学 精密工程
2021, 29(12): 2844
1 武汉大学 a.电子信息学院, 湖北武汉 430072
2 b.深圳研究院, 广东深圳 518063
为了解决 WiFi外辐射源雷达现场应用中首先需要实时获取室内辐射源位置的问题, 通过详细分析室内环境中信号的反射方式和特性, 利用一次反射信号建立了 WiFi辐射源测量的到达时间差(TDOA)模型, 并分析推导出辐射源坐标求解方程。对于该非线性方程, 先利用 Taylor展开在初值处将其线性化, 然后利用高斯牛顿迭代法估计辐射源坐标, 且具有较快的收敛速度。仿真分析表明其所提算法可实现室内辐射源定位, 且因方程线性化带来的精确度损失可通过迭代得到快速补偿。
室内辐射源定位 多径利用 高斯牛顿迭代法 WiFi WiFi indoor emitter localization multipath exploitation Gauss-Newton iteration 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(4): 672
1 南京航空航天大学电子信息工程学院, 江苏南京 211106
2 电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室, 河南洛阳 471003
3 南海海洋资源利用国家重点实验室 (海南大学), 海南海口 570228
目前大部分直接定位方法主要针对窄带信号, 为此提出了一种基于分布式无人机 (UAV)平台的宽 \窄带信号直接定位 (DPD)方法。首先在频域对多个无人机平台的接收数据进行合成, 基于多个频点建立和信源位置直接相关的代价函数; 然后, 将监测区域进行网格化处理得到目标信源的位置; 最后, 多无人机移动监测, 并不断缩小监测区域, 对多次定位结果聚类分析, 得到最终定位结果。通过仿真验证, 本方法的定位性能明显优于传统的定位方法。同时实测数据的处理结果表明, 本文所提方法定位性能优于改进的到达时间差 (TDOA)定位方法。
直接定位 多无人机 聚类分析 辐射源定位 Direct PositionDetermination multi -Unmanned Aerial Vehicle clustering analysis emitter location 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(4): 628
中国电子信息产业集团有限公司国营第七二二厂, 广西桂林 541001
为解决地对空快速单站无源定位问题, 提出了一种长基线阵列地面单站无源定位方法。该方法将阵列天线嵌套在三天线长基线系统中, 利用目标到长基线两端的视向夹角隐含在相位差参数上的原理, 由视向夹角相位差估计角度变化率, 同时利用阵列天线测出目标的实际方向, 最后获得目标的位置参数。该方法可以在单个脉冲实现对目标的无源定位, 仿真结果验证了该方法的正确性。
阵列天线 无源定位 相位差 角度变化率 antenna array passive location phase difference angle changing rate 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(4): 569
红外与激光工程
2021, 50(2): 20200498