一种基于TDOA的多天线联合测角算法

发布时间：2025-06-06 01:46

　　 针对分布式多天线系统中传统测角方法存在测量精度偏低、宽带信号不适用等问题,提出了一种基于时延差(Time Difference of Arrival,TDOA)测量的多天线二维测角算法。该算法基于最小二乘原理,综合利用多基线测量结果进行迭代计算,有效提高了估计精度,且无需解模糊。推导了算法的克拉美罗界(Cramér-Rao Lower Bound,CRLB)与均方根误差表达式,讨论了算法的测角性能。当天线数为7、天线间距100 m、时延估计精度优于10μs时,测角精度接近CRLB,方位角精度优于3°,俯仰角精度优于4°。算法复杂度适中,能够应用到多天线无源侦察、空间目标跟踪等应用中。

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【部分图文】：

图1 时差干涉测角原理图

时差法测向利用多个天线所接收回波信号之间的时延差进行测角，典型的干涉测角系统包含两个天线，如图1所示[12]。天线间距为D，信号波长为λ，设在θ方向处有一远场目标，目标与两天线处于同一斜平面内，到达接收点的目标回波近似为平面波。两天线接收到的信号由于存在波程差从而产生路径时延差τ....

图2 多天线二维测角模型示意图

由式(3)可以看出，角度的测量精度σθ主要取决于时延估计精度στ和基线长度D。时延估计精度越高或者基线长度越长，角度测量的精度就越高。单基线的相位干涉测角只能根据基线与入射角的关系测得一个角度，在测控系统中，通常需要测得目标的方位角与俯仰角，因此需要二维测角。空间多天线二维测角的....

图3 二维L型天线阵列测角示意图

以L型基线二维测角为例对模型进行验证，模型如图3所示。天线An1和An2构成x轴基线，长度为d1;天线An1和An3构成y轴基线，长度为d2;目标信号来波方向为OT，在oxy平面上的投影为OT"，来波俯仰角α，方位角β，目标的方向向量x=[sinαcosβ，cosαcosβ，si....

图4 测角算法流程示意图

经过一定迭代后，即可得到方向向量的估计值从而得到方位角与俯仰角的估计值测角算法的流程如图4所示。具体描述如下:

本文编号：4049602