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基于加窗互模糊函数估计的卫星搜救定位技术

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admin 发表于 2024-12-14 11:29 | 查看全部 阅读模式

文档名:基于加窗互模糊函数估计的卫星搜救定位技术
摘要:[目的]随着卫星技术的不断发展,将卫星应用于地面信息网络低覆盖区域进行人员搜救已普及,卫星搜救定位技术作为人员和设施位置指示的有效手段,广泛应用于海上、航空和个人遇险救援行动.而全球卫星搜救系统的发展和研究中,搜救源高精度和快速的定位是其主要目标.[方法]针对卫星搜救信号突发特点,采用双星时频差定位作为卫星搜救定位方法,其所需的到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)参数估计是提高定位精度的关键.为了提高双星时频差定位技术的参数估计性能和定位精度,文章提出了一种基于时域加窗的互模糊函数(CAF)时频差估计搜救定位技术方案,通过时域加窗CAF来提高时频差估计的精准度,并利用估计值代入双星时频差定位方程组从而解算出搜救信号源位置,即通过高效地提高时频差参数估计精度达到定位精度提高的目的,以准确找到搜救源.[结果]仿真结果表明,加窗下的CAF时频差参数估计方法可用于搜救定位中,能够获得精确时频差估计值,且加入傅里叶变换后可以减少参数估计时间,进而优化定位性能.将时差误差控制在4μs内、频差误差控制在0.2Hz以内时,定位精度可以达到千米量级.[结论]文章所提方案并入卫星搜救定位技术后定位性能得到改善,能够支持卫星搜救定位技术在搜救系统中的应用,算法结构简单,复杂度低,具有实际可行性.

Abstract:[Objective]Withthecontinuousdevelopmentofsatellitetechnology,theapplicationofsatellitestolowcoverageareasofgroundinformationnetworksforpersonnelsearchandrescueisbecomingincreasinglypopular.Asaneffectivemeansofindicat-ingthelocationofpersonnelandfacilities,satellitesearchandrescuepositioningtechnologyiswidelyusedinmaritime,aviation,andpersonaldistressrescueoperations.Therefore,inthecontinuousdevelopmentandresearchofglobalsatellitesearchandres-cuesystems,achievinghigh-precisionandrapidpositioningofsearchandrescuesourcesisthemaingoal.[Methods]Inviewofthesuddencharacteristicsofsatellitesearchandrescuesignals,dual-satelliteTimeDifferenceofArrival(TDOA)andFrequencyDifferenceofArrival(FDOA)positioningareadoptedasthesatellitesearchandrescuepositioningmethods.TheestimationoftherequiredTDOAandFDOAparametersisthekeytoimprovethepositioningaccuracy.Inordertoimprovetheparameteresti-mationperformanceandpositioningaccuracyofdual-satelliteTDOAandFDOApositioningtechnology,thispaperproposesasearchandrescuepositioningtechnologyschemebasedontime-frequencydifferenceestimationofwindowedCrossAmbiguityFunction(CAF).Themethodoffilteringredundantnoisebyaddingwindowsintimedomainisintroduced,andtheaccuracyoftime-frequencydifferenceestimationisimprovedbyaddingwindowsintimedomainandCAF.Theestimatedvalueissubstitutedintodual-satelliteTDOAandFDOApositioningequationstocalculatethelocationofthesearchandrescuesignalsource.Itmeansthatthepurposeofimprovingthepositioningaccuracyistoefficientlyandaccuratelyfindthesearch/rescuesourcebyim-provingtheestimationaccuracyofTDOA/FDOAparameters.[Results]Thesimulationresultsshowthatthemethodofestimat-ingtheTDOA/FDOAparametersofCAFwithwindowscanbeappliedtosearchandrescuepositioning,andtheaccuratetime-frequencydifferenceestimationvaluecanbeobtainedthroughthismethod.Themethodproposedinthispapercaneffectivelyim-provetheaccuracyoftime-frequencydifferenceparameterestimation,andaddFouriertransformtoreducethetimeofparameterestimation,thusoptimizingthepositioningperformance.WhentheTDOAerroriscontrolledwithin4μsandtheFDOAerroriscontrolledwithin0.2Hz,thepositioningaccuracycanreachthekilometers.[Conclusion]Thetime-domainwindowedtime-fre-quencydifferenceparameterestimationschemeproposedinthispaperhasimprovedthepositioningperformanceafterbeingincor-poratedintothesatellitesearchandrescuepositioningtechnology,whichcansupporttheapplicationofthesatellitesearchandres-cuepositioningtechnologyinthesatellitesearchandrescuesystem.Thealgorithmhastheadvantagesofsimplestructure,lowcomplexityandpracticalfeasibility.

作者:郑超  屈德新  张更新Author:ZHENGChao  QUDexin  ZHANGGengxin
作者单位:南京邮电大学通信与信息工程学院,南京210003
刊名:光通信研究 ISTICPKU
Journal:StudyonOpticalCommunications
年,卷(期):2024, (3)
分类号:TN927
关键词:卫星搜救定位  加窗互模糊函数  时频差估计  搜救信号  
Keywords:satellitesearchandrescuelocalization  windowedCAF  time-frequencydifferenceestimation  searchandrescuesignal  
机标分类号:TN911TP181O212
在线出版日期:2024年6月6日
基金项目:国家自然科学基金基于加窗互模糊函数估计的卫星搜救定位技术[
期刊论文]  光通信研究--2024, (3)郑超  屈德新  张更新[目的]随着卫星技术的不断发展,将卫星应用于地面信息网络低覆盖区域进行人员搜救已普及,卫星搜救定位技术作为人员和设施位置指示的有效手段,广泛应用于海上、航空和个人遇险救援行动.而全球卫星搜救系统的发展和研究中...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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