本發(fā)明涉及空間電磁目標(biāo)定位，具體而言，涉及一種基于信號插值的時(shí)差定位方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和國防安全需求的日益增長，時(shí)差定位技術(shù)(tdoa)作為一種高效、精準(zhǔn)的無源定位手段，在雷達(dá)探測、無線通信網(wǎng)絡(luò)、無人機(jī)監(jiān)控、電子戰(zhàn)以及反恐等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力和價(jià)值。近年來，隨著低空無人機(jī)、隱身飛行器等新型威脅目標(biāo)的不斷涌現(xiàn)，對定位系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、精確度和抗干擾能力提出了更高要求。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，時(shí)差定位技術(shù)也面臨著諸多挑戰(zhàn)，如復(fù)雜電磁環(huán)境下的信號干擾、多徑效應(yīng)導(dǎo)致的定位誤差、低信噪比下的信號檢測難題，以及大規(guī)模節(jié)點(diǎn)部署下的數(shù)據(jù)處理與實(shí)時(shí)性要求等。此外，不同調(diào)制信號的多樣性也增加了時(shí)差定位算法設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，使得傳統(tǒng)方法難以在所有場景下都保持高定位精度。

2、針對時(shí)差定位技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中遇到的上述問題，傳統(tǒng)技術(shù)主要通過以下途徑進(jìn)行解決：首先，在信號處理層面，采用先進(jìn)的信號處理技術(shù)如濾波、去噪、特征提取等，以提高信號質(zhì)量，減少干擾和多徑效應(yīng)對定位精度的影響。其次，在算法設(shè)計(jì)方面，優(yōu)化時(shí)差測量算法，利用信號的相關(guān)性和統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行精確的到達(dá)時(shí)間差(tdoa)估計(jì)，同時(shí)結(jié)合多站數(shù)據(jù)融合技術(shù)，提高定位的魯棒性和準(zhǔn)確性。此外，針對大規(guī)模節(jié)點(diǎn)部署帶來的數(shù)據(jù)處理挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)技術(shù)還采用分布式計(jì)算、云計(jì)算等先進(jìn)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理和實(shí)時(shí)定位。對于不同調(diào)制信號的定位問題，傳統(tǒng)方法則通過構(gòu)建適用于多種信號類型的通用模型或采用自適應(yīng)算法，以適應(yīng)不同調(diào)制信號的特性，從而提高定位的靈活性和精度。然而，盡管傳統(tǒng)技術(shù)在一定程度上解決了上述問題，但在面對更加復(fù)雜多變的應(yīng)用場景時(shí)，受到時(shí)間測量誤差、信號源與各監(jiān)測設(shè)備的相對幾何位置(監(jiān)測節(jié)點(diǎn)布局方式)等因素的影響，從而導(dǎo)致定位精度低的問題。

3、綜上所述，如何克服現(xiàn)有的時(shí)差定位技術(shù)定位精度低的技術(shù)問題是本領(lǐng)域急需攻克的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于信號插值的時(shí)差定位方法和裝置，以克服現(xiàn)有的時(shí)差定位技術(shù)定位精度低的技術(shù)問題，從而能有效提高多種調(diào)制信號的定位精度，滿足定位結(jié)果小于5％r(典型值)的要求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于信號插值的時(shí)差定位方法和裝置，從而能有效提高多種調(diào)制信號的定位精度，滿足定位結(jié)果小于5％r(典型值)的要求。

3、第一方面，本發(fā)明提供一種基于信號插值的時(shí)差定位方法，所述方法包括：

4、接收來自多個(gè)信號源的信號，并對每個(gè)信號進(jìn)行采樣處理，獲取各信號的離散樣本數(shù)據(jù)；

5、確定所述離散樣本數(shù)據(jù)的采樣間隔，以及所述信號源之間的預(yù)估時(shí)差真值；

6、當(dāng)所述采樣間隔與預(yù)估時(shí)差真值的比值為非整數(shù)時(shí)，啟動(dòng)信號插值過程處理所述離散樣本數(shù)據(jù)，以獲取密集采樣序列數(shù)據(jù)；

7、基于所述密集采樣序列數(shù)據(jù)，獲取所述信號源之間的時(shí)間差值；

8、獲取信號源的位置信息，根據(jù)所述時(shí)間差值及所述信號源的位置信息，利用時(shí)差定位算法確定目標(biāo)位置。

9、可選地，所述啟動(dòng)信號插值過程處理所述離散樣本數(shù)據(jù)，以獲取密集采樣序列數(shù)據(jù)，包括：

10、采用信號插值技術(shù)，在所述離散樣本數(shù)據(jù)之間插入額外的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以形成更密集的采樣序列，從而得到密集采樣序列數(shù)據(jù)。

11、可選地，所述信號插值技術(shù)包括但不限于線性插值、樣條插值、基于sinc函數(shù)的插值以及拋物線插值。

12、可選地，所述信號插值技術(shù)的選擇依據(jù)包括但不限于插值精度、計(jì)算復(fù)雜度及實(shí)時(shí)性要求。

13、可選地，在所述啟動(dòng)信號插值過程處理所述離散樣本數(shù)據(jù)，以獲取密集采樣序列數(shù)據(jù)之后，還包括：對所述密集采樣序列數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，其中，所述基于所述密集采樣序列數(shù)據(jù)，獲取所述信號源之間的時(shí)間差值為基于濾波處理后的所述密集采樣序列數(shù)據(jù)，獲取所述信號源之間的時(shí)間差值。

14、第二方面，本發(fā)明提供一種基于信號插值的時(shí)差定位裝置，所述裝置應(yīng)用于第一方面各種可能的實(shí)施方式，包括：

15、信號接收模塊，用于接收來自多個(gè)信號源的信號；

16、采樣處理模塊，用于對接收到的信號進(jìn)行采樣處理，生成離散樣本數(shù)據(jù)；

17、插值啟動(dòng)模塊，用于啟動(dòng)并執(zhí)行信號插值過程以處理所述離散樣本數(shù)據(jù)；

18、時(shí)差計(jì)算模塊，基于插值后的數(shù)據(jù)計(jì)算信號源之間的時(shí)間差值；

19、獲取和定位計(jì)算模塊，獲取信號源的位置信息，根據(jù)所述時(shí)間差值及所述信號源的位置信息，利用時(shí)差定位算法確定目標(biāo)位置。

20、可選地，所述插值啟動(dòng)模塊，包括：

21、信號插值模塊，所述信號插值模塊用于在所述離散樣本數(shù)據(jù)之間插入額外的數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中，所述信號插值模塊包括插值方法選擇單元，所述插值方法選擇單元用于根據(jù)預(yù)設(shè)的準(zhǔn)則選擇最合適的信號插值技術(shù)。

22、可選地，所述裝置還包括：濾波處理模塊，用于對插值后的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。

23、可選地，所述裝置還包括顯示模塊，用于展示目標(biāo)位置的定位結(jié)果。

24、本申請?zhí)峁┑幕谛盘柌逯档臅r(shí)差定位方法和裝置，該方法通過精準(zhǔn)處理來自多個(gè)信號源的信號來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置的精確定位。該技術(shù)首先采集各信號源的離散樣本數(shù)據(jù)，并識別采樣間隔與預(yù)估時(shí)差真值之間的關(guān)系。在發(fā)現(xiàn)非整數(shù)比情況下，自動(dòng)采用信號插值技術(shù)，將離散樣本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為密集的采樣序列，以提高時(shí)間測量的精確度。隨后，基于密集采樣數(shù)據(jù)精確計(jì)算信號源之間的時(shí)間差，結(jié)合已知的信號源的位置信息，利用先進(jìn)的時(shí)差定位算法，迅速且準(zhǔn)確地推斷出目標(biāo)位置?？朔爽F(xiàn)有的時(shí)差定位技術(shù)定位精度低的技術(shù)問題，從而能有效提高多種調(diào)制信號的定位精度，滿足定位結(jié)果小于5％r(典型值)的要求。

技術(shù)特征：

1.一種基于信號插值的時(shí)差定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述啟動(dòng)信號插值過程處理所述離散樣本數(shù)據(jù)，以獲取密集采樣序列數(shù)據(jù)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述信號插值技術(shù)包括但不限于線性插值、樣條插值、基于sinc函數(shù)的插值以及拋物線插值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述信號插值技術(shù)的選擇依據(jù)包括但不限于插值精度、計(jì)算復(fù)雜度及實(shí)時(shí)性要求。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述啟動(dòng)信號插值過程處理所述離散樣本數(shù)據(jù)，以獲取密集采樣序列數(shù)據(jù)之后，還包括：對所述密集采樣序列數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理；

6.一種基于信號插值的時(shí)差定位裝置，其特征在于，所述裝置應(yīng)用于權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)基于信號插值的時(shí)差定位方法，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述插值啟動(dòng)模塊，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：濾波處理模塊，用于對插值后的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括顯示模塊，用于展示目標(biāo)位置的定位結(jié)果。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┑幕谛盘柌逯档臅r(shí)差定位方法和裝置，具體涉及空間電磁目標(biāo)定位技術(shù)領(lǐng)域，該方法通過接收并處理來自多個(gè)信號源的信號，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)位置的精確確定，該方法首先采集各信號源的離散樣本數(shù)據(jù)，并智能識別采樣間隔與預(yù)估時(shí)差真值的關(guān)系，若存在非整數(shù)比，則自動(dòng)啟動(dòng)信號插值技術(shù)，生成密集采樣數(shù)據(jù)以提升時(shí)間分辨率，隨后，基于密集數(shù)據(jù)精確計(jì)算信號源間時(shí)間差，并結(jié)合位置信息，運(yùn)用時(shí)差定位算法快速、準(zhǔn)確地定位目標(biāo)位置?？朔爽F(xiàn)有的時(shí)差定位技術(shù)定位精度低的技術(shù)問題，從而能有效提高多種調(diào)制信號的定位精度，滿足定位結(jié)果小于5％R(典型值)的要求。

技術(shù)研發(fā)人員：薛威力,王義軒,孫根勇,邊文凱,張博,張靜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國家無線電頻譜管理研究所有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9