一种移动源偏差消除的时频域联合定位算法

万鹏武; 段晨晨; 张泽; 李浩; 单洁

doi:10.13682/j.issn.2095-6533.2025.05.004

西安邮电大学学报 ›› 2025, Vol. 30 ›› Issue (05) : 31 -40. DOI: 10.13682/j.issn.2095-6533.2025.05.004

一种移动源偏差消除的时频域联合定位算法

万鹏武, 段晨晨, 张泽, 李浩, 单洁

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摘要

针对基于到达时间差(Time Difference of Arrival, TDOA)和到达频率差(Frequency Difference of Arrival, FDOA)无源定位中存在的偏差问题，提出一种移动源偏差消除的时频域联合定位算法，即偏差减小的约束加权最小二乘(Bias Reduced-Constrained Weighted Least Squares, BR-CWLS)算法。根据TDOA和FDOA联合测量模型，构建约束加权最小二乘(Constrained Weighted Least Squares, CWLS)问题，再引入二次约束条件，将其转化为具有偏差减小能力的BR-CWLS问题并完成求解。该二次约束条件综合考虑CWLS问题中涉及矩阵的二阶噪声和误差，以有效减小由于测量噪声及加权矩阵的近似估计产生的偏差。仿真结果表明，在噪声功率高达-30 dB时，所提算法的估计精度可以达到克拉美罗下界(Cramér-Rao Lower Bound, CRLB),且位置定位偏差相较于半正定松弛(Semidefinite Relaxation, SDR)算法、CWLS算法及两步加权最小二乘(Two-Step Weighted Least Squares, TSWLS)算法，分别降低了5.3 dB、5.4 dB及14.7 dB。