雙星TDOA／FDOA定位系統(tǒng)的目標定位精度分析

常新亞 謝斌 張曉敏 蘭丁

（航天東方紅衛(wèi)星有限公司，北京 100094）

1 引言

雙星時差／頻差（TDOA／FDOA）定位，利用兩臺處于不同位置的接收機（衛(wèi)星）分別接收同一個輻射源發(fā)射的信號，通過測量信號分別到達兩臺接收機的時差（TDOA）和頻差（FDOA），采用相應的定位算法，實現(xiàn)對輻射源的高精度定位。雙星TDOA／FDOA 聯(lián)合定位的方式，相對于三星、四星定位系統(tǒng)而言，減少了衛(wèi)星數(shù)量，降低了系統(tǒng)實現(xiàn)難度和發(fā)射成本，其實時性和定位精度又高于單星定位方式，因此可簡化衛(wèi)星設(shè)計，提高可靠性。

目前，國內(nèi)已對雙星TDOA／FDOA 的目標定位精度進行了研究，獲得了定位精度解析解。文獻［1］通過計算TDOA 和FDOA 的測量精度，以及衛(wèi)星運動引起的TDOA 和FDOA 的變化，提出了雙星TDOA／FDOA 定位的信號最佳采樣時間為10～100ms，系統(tǒng)可實現(xiàn)的定位精度為1～3km。文獻［2］提出了一種獲得目標三維解析解的方法，分析表明，為了減小定位誤差大的區(qū)域，雙星運動方向最好與衛(wèi)星基線方向一致或接近。文獻［3-4］分別描述了三星TDOA 定位精度的模型，對TDOA／FDOA的模型建立具有參考價值。文獻［5-9］分別利用最小二乘融合估計、互模糊函數(shù)等方法建立了TDOA／FDOA 測量體制的數(shù)學模型。不過，上述文獻都沒有對TDOA／FDOA 定位的誤差鏈及誤差源的影響權(quán)重進行較系統(tǒng)的分析。本文通過分析雙星TDOA／FDOA 的定位原理，給出了系統(tǒng)目標定位精度的解析解，解析解中包括星座構(gòu)型、測量因素誤差、輻射源因素等多種誤差源。

2 TDOA／FDOA 定位的基本原理

雙星TDOA／FDOA 定位系統(tǒng)由一主一副兩顆低軌衛(wèi)星組成，每顆衛(wèi)星上都配置接收和處理模塊。……