应用聚类方法的多卫星无源时差定位算法

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1、V01．24No．2航天器工程第24卷第2期140SPACECRAFTENGlNEERING2015年4月应用聚类方法的多卫星无源时差定位算法双炜1吴巍2(1山东航天电子技术研究所，山东烟台264670)(2海军航空工程学院，山东烟台264001)摘要为了提高卫星定位系统的容错能力和鲁棒性，应用聚类方法提出了一种适用于多卫星的无源定位算法。依据三站时差定位原理，将每3颗卫星编成一组，用每组中的卫星分别对地面目标进行三站时差定位；再利用聚类方法融合估计目标的位置。仿真结果表明，此算法定位精度及稳定性优

2、于传统的三站时差定位法和最小二乘法，可减少信息的不确定性，有助于提高系统的定位效果。关键词多卫星；无源定位；聚类分析；时差定位中图分类号：TN953文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．02．022AlgorithmofMulti—satelliteTDOAPassiveLocationUsingClusteringMethodSHUANGWejlWUWei2(1ShandongAerospaceElectro—technologyInstitute，Ya

3、ntai，Shandong264670，China)(2NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，Yantai，Shandong264001，China)Abstract：InordertOimprovethesatellitepositioningsystemfaulttoleranceandrobustness，apassivelocationalgorithmispresentedformultisatellite．Accordingtotheth

4、ree—stationTDOAlocationprinciple，threesatellitesareputintoagroup，andthree～stationTDOAlocationmethodisusedforgroundtargetwiththesatellitesfromeachgroup，andthenclusteringmethodisusedforfusionestimationoftargetposition．Thesimulationresultsshowthatthepropo

5、sedalgorithmcanprovidebetterpositioningthetargetandreducetheuncertaintyofinformation，SOthepreci—sionandstabilityofthisalgorithmarehigherthanthoseoftraditionalthree——stationTDOAloca——tionmethodandleastsquaresmethod．Keywords：multi—satellite；passivelocati

6、on；clusteringanalysis；TDOAlocation1引言利用卫星进行高精度测时，并用时间差来进行电磁辐射源的定位，是电磁监测领域的研究热点n4I，利用无源时差(TDOA)定位技术使多颗卫星协同工作，实现对地面电磁辐射目标定位的方法已被广泛研究。目前，无源时差定位方法主要有三站时差定位法和最小二乘法等。例如：文献1-5]中用最小二乘法估计解算目标位置，在迭代过程中通过地理信息系统查询并不断修正目标高程。文献[6]中分析了卫星群编队飞行时地面辐射源在一定范围内的定位精度分布规律。文献[

7、7]中提出通过对卫星过顶前后的两组弱观测数据进行综合、配对处理的收稿El期：2014一05—15；修回日期：2014—09—05基金项目：山东航天基金资助项目(2013JJ006)作者简介：双炜，女，硕士，工程师，研究方向为航天测控通信和无源定位。Email：wei—shuang@126．coin。第2期双炜等：应用聚类方法的多卫星无源时差定位算法非线性最小二乘(NLS)的三星座时差定位综合算法。文献EsJ中提出采用基于子协方差阵加权的最小二乘法来完成卫星时差定位。文献[9]针对传统时差定位时往往会

8、出现定位模糊的问题，提出应用独立测量数据融合的加权最小二乘法(SWLS)。由以上可知，大多数的卫星时差定位算法都是基于三站时差定位法，以及为提高定位精度而提出的一些扩展方法，这些方法在一定程度上能为提高卫星无源定位精度提供参考，但在现代复杂电磁环境中，可能会出现部分卫星测站被干扰或出现故障的情况，从而导致这些方法可能无法实现准确定位。聚类是雷达网探测目标无源交叉定位中的一种有效方法[】⋯，借鉴该方法，本文提出一种多卫星无源时差定位算法，可通过信息融合来提高卫星定位系统