本發明涉及一種基于目標信號TDOA濾波的分布式時差定位方法及裝置，充分考慮到定位目標運動狀態對TDOA統計模型的影響，測量目標信號到達各遠端接收站的時間；計算目標信號到達相鄰兩個遠端接收站間的時間差TDOA；判斷目標運動狀態，設定濾波初值；建立與目標運動狀態相對應的TDOA統計模型；根據目標運動狀態及相應的TDOA統計模型，對TDOA進行Kalman濾波，并利用濾波后的TDOA解算k時刻目標位置；判斷目標運動狀態是否發生改變并切換與目標運動狀態相應的TDOA統計模型；重復上述步驟濾波，利用濾波后的TDOA解算k+1時刻目標位置。本發明在不增加系統復雜度和成本的基礎上有效提高了定位精度和定位效果的穩定性。

技術領域

本發明涉及定位控制技術領域，尤其涉及一種基于目標信號TDOA濾波的分布式時差定位方法及裝置。

背景技術

分布式定位系統，利用分布于不同位置的遠端接收站，接收目標發射的信號，通過測量目標信號到達各遠端接收站的時間或站間的時間差，實現對目標的定位。多點定位系統即為典型的分布式定位系統。多點定位系統通過測量目標信號到達各遠端接收站間的時間差，采用時差定位體制對目標進行定位，廣泛運用于民航領域，實現對航空器及機場場面車輛的定位與監視。

現有多點定位系統在測量出目標信號到達各遠端接收站的時間后，即根據測量到的信號到達各遠端接收站的時間計算出信號到達不同站間的時間差，然后利用定位方程解算目標位置。然而實際中，多點定位系統遠端接收站間的時鐘同步誤差、各遠端接收站時鐘的穩定度和準確度、以及遠端接收站對信號到達時間的測量誤差等，都會影響遠端接收站對信號到達時間的測量精度。如果根據測量到的目標信號到達各遠端接收站的時間計算出信號到達不同站間的時間差，然后直接利用定位方程解算目標位置，則系統對目標信號到達時間的測量誤差將直接影響目標定位精度。對于正常飛行以及起降滑跑的目標，因目標位置改變量遠大于定位誤差，定位結果尚能呈現出線狀的目標軌跡，但是對于如圖1所示目標處于轉彎或緩行的慢速運動狀態或者如圖2所示目標處于等待的靜止狀態，因目標位置改變量與定位誤差相當甚至小于定位誤差，則慢速運動狀態的目標定位結果會呈現出帶狀，而靜止狀態的目標定位結果呈現出斑狀。帶狀與斑狀的目標定位結果均不能正確體現目標運行軌跡，也不能正確確定目標精確位置，且帶的寬度與斑的直徑取決于系統對目標信號到達時間的測量精度。如果要使帶狀的定位結果收縮為線狀，斑狀的定位結果收縮為點狀，則需要進一步提高系統對目標信號到達時間的測量精度。然而，由于物理測量固有的特性，系統對目標信號到達時間的測量達到一定精度后，進一步提高測量精度非常困難，系統復雜度和成本也急劇增加。因此，還需要有其它有效提高目標定位精度的方法。

在本發明人申請號為202010193774.6專利名稱為“一種優化分布式定位方法及系統”的專利中，雖然首次提出利用目標信號到達不同遠端接收站間時間差序列與目標位置序列間的相關性，通過對時間差序列進行濾波，達到了不需進一步提高系統時間測量精度而有效提高目標定位精度的目的，但是并未考慮到定位目標運動狀態對TDOA統計模型的影響，使得定位目標在不同運動狀態下定位效果不穩定的問題亟待解決。

發明內容

有鑒于此，為達到提高目標定位精度的目的，本發明提供一種基于目標信號TDOA濾波的分布式時差定位方法及裝置，充分考慮到定位目標運動狀態對TDOA統計模型的影響，根據定位目標三種典型運動狀態建立與其相應的TDOA統計模型，再通過濾波處理優化目標定位位置和濾波參數，在不增加系統復雜度和成本的基礎上有效提高了定位精度和定位效果的穩定性。

本發明第一方面保護一種基于目標信號TDOA濾波的分布式時差定位方法，包括：

測量k時刻目標信號到達各遠端接收站的時間；

計算目標信號到達相鄰兩個遠端接收站間的時間差TDOA；

根據目標信號到達相鄰兩個遠端接收站間的時間差TDOA解算目標初始位置，并根據遠端接收站測量到的時間及目標位置判斷目標運動狀態，設定濾波初值；