TDOA基本原理及應用

會計學1TDOA基本原理及應用2目錄一、TDOA概念二、TDOA定位基本原理三、TDOA關(guān)鍵技術(shù)四、TDOA定位優(yōu)點五、DOA與TDOA的比較六、無線電監(jiān)測應用第1頁/共20頁3一、TDOA概念TimeDifferenceOfArrival--TDOA

到達時間差發(fā)射機監(jiān)測站A監(jiān)測站BtAtB第2頁/共20頁4距離差=時間差×電磁波速度TA-TB=CONSTANT第3頁/共20頁5第4頁/共20頁6二、TDOA定位基本原理基本原理:

通過測量無線電信號到達不同監(jiān)測地點的天線單元時間差，來對發(fā)射無線電信號的發(fā)射源進行定位。注意：TDOA定位不是TDOA測向第5頁/共20頁7TDOA定位流程從監(jiān)測站將同一時間測量同一信號得到的數(shù)據(jù)發(fā)送至主監(jiān)測站主監(jiān)測站分別計算出無線電信號到達兩個監(jiān)測站天線的時間差（利用相關(guān)算法）根據(jù)兩站之間時間差轉(zhuǎn)換為距離差，可以得到一條雙曲線；通過三個或多個無線電監(jiān)測站測得的時間差可以得到兩條或多條雙曲線相交來實現(xiàn)對發(fā)射源的定位

第6頁/共20頁8三、TDOA關(guān)鍵技術(shù)監(jiān)測站高精度同步

實現(xiàn)方式：GPS、有線或無線方式誤差量級時差誤差距離誤差1ns0.3m1300mTDOA獲取方法：相關(guān)函數(shù)法、廣義相關(guān)法、相位譜法、高階累計量法等。第7頁/共20頁9相關(guān)函數(shù)法基本原理：通過計算兩個監(jiān)測站同時接收到的信號的相關(guān)函數(shù)，來得到信號到達兩個天線時間差。假定：同一時刻，天線1接收到的信號為x1

天線2接收到的信號為x2，考慮到接收機的噪聲n1、n2，則：

τ為信號到達兩個天線時間差，A為兩個信號的幅度比。第8頁/共20頁10計算這兩個信號的相關(guān)函數(shù),得到：假定信號與噪聲之間互不相關(guān)＝0

因此得到：當Δt=τ時，相關(guān)函數(shù)Rx12為最大值因此通過求Rx12的最大值就可以求得時間差τ。

第9頁/共20頁11四、TDOA定位優(yōu)點系統(tǒng)簡單節(jié)省投資

天線為監(jiān)測天線沒有復雜的測向天線陣升級擴展方便監(jiān)測系統(tǒng)僅需增加同步設備和數(shù)字信號處理設備環(huán)境兼容性好對周圍環(huán)境的要求寬松，具有一定得抗多徑能力定位精度高

基線長度不受限制，使用長基線避免天線間互耦影響，使定位精度提高；不存在相位模糊問題信號帶寬越寬，時間測量精度越高。尤其適用于寬帶低功率譜信號。第10頁/共20頁12實驗結(jié)果對于帶寬大于10KHz的無線電信號，時間測量誤差為100ns。（距離誤差為30m）

第11頁/共20頁13五、DOA與TDOA的比較所需監(jiān)測站數(shù)量監(jiān)測站配置的復雜度定位精度和靈敏度結(jié)論第12頁/共20頁14所需監(jiān)測站數(shù)量DOATDOA測向1J不能測向L定位2J3J由此可知:TDOA至少需要3個監(jiān)測站才能提供定位服務；而DOA只需要兩個監(jiān)測站就能完成此項任務。第13頁/共20頁15監(jiān)測站配置的復雜度

TDOA基站的復雜度低于DOA基站DOATDOAGPS同步JL測向天線LJ接收機LJ精度LJ高速數(shù)據(jù)傳輸JL安裝LJ第14頁/共20頁16定位精度和靈敏度DOA的精度不依賴于信號，而TDOA因為使用相干監(jiān)測而更加靈敏DOATDOA距離LJ測向JL靈敏度LJ信號帶寬JL干擾LL多徑LL第15頁/共20頁17六、無線電監(jiān)測應用

一個測向站與一個監(jiān)測站組網(wǎng)即可完成定位任務。第16頁/共20頁18未來應用

在行政區(qū)域內(nèi)大面積布站增加監(jiān)測覆蓋面積的基礎上，僅需增加：

同步設備、數(shù)字信號處理設備

就可以實現(xiàn)對無線