會計學1TDOA基本原理及應用2目錄一、TDOA概念二、TDOA定位基本原理三、TDOA關鍵技術四、TDOA定位優點五、DOA與TDOA的比較六、無線電監測應用第1頁/共20頁3一、TDOA概念TimeDifferenceOfArrival--TDOA

到達時間差發射機監測站A監測站BtAtB第2頁/共20頁4距離差=時間差×電磁波速度TA-TB=CONSTANT第3頁/共20頁5第4頁/共20頁6二、TDOA定位基本原理基本原理:

通過測量無線電信號到達不同監測地點的天線單元時間差，來對發射無線電信號的發射源進行定位。注意：TDOA定位不是TDOA測向第5頁/共20頁7TDOA定位流程從監測站將同一時間測量同一信號得到的數據發送至主監測站主監測站分別計算出無線電信號到達兩個監測站天線的時間差（利用相關算法）根據兩站之間時間差轉換為距離差，可以得到一條雙曲線；通過三個或多個無線電監測站測得的時間差可以得到兩條或多條雙曲線相交來實現對發射源的定位

第6頁/共20頁8三、TDOA關鍵技術監測站高精度同步

實現方式：GPS、有線或無線方式誤差量級時差誤差距離誤差1ns0.3m1300mTDOA獲取方法：相關函數法、廣義相關法、相位譜法、高階累計量法等。第7頁/共20頁9相關函數法基本原理：通過計算兩個監測站同時接收到的信號的相關函數，來得到信號到達兩個天線時間差。假定：同一時刻，天線1接收到的信號為x1

天線2接收到的信號為x2，考慮到接收機的噪聲n1、n2，則：

τ為信號到達兩個天線時間差，A為兩個信號的幅度比。第8頁/共20頁10計算這兩個信號的相關函數,得到：假定信號與噪聲之間互不相關＝0

因此得到：當Δt=τ時，相關函數Rx12為最大值因此通過求Rx12的最大值就可以求得時間差τ。

第9頁/共20頁11四、TDOA定位優點系統簡單節省投資

天線為監測天線沒有復雜的測向天線陣升級擴展方便監測系統僅需增加同步設備和數字信號處理設備環境兼容性好對周圍環境的要求寬松，具有一定得抗多徑能力定位精度高

基線長度不受限制，使用長基線避免天線間互耦影響，使定位精度提高；不存在相位模糊問題信號帶寬越寬，時間測量精度越高。尤其適用于寬帶低功率譜信號。第10頁/共20頁12實驗結果對于帶寬大于10KHz的無線電信號，時間測量誤差為100ns。（距離誤差為30m）

第11頁/共20頁13五、DOA與TDOA的比較所需監測站數量監測站配置的復雜度定位精度和靈敏度結論第12頁/共20頁14所需監測站數量DOATDOA測向1J不能測向L定位2J3J由此可知:TDOA至少需要3個監測站才能提供定位服務；而DOA只需要兩個監測站就能完成此項任務。第13頁/共20頁15監測站配置的復雜度

TDOA基站的復雜度低于DOA基站DOATDOAGPS同步JL測向天線LJ接收機LJ精度LJ高速數據傳輸JL安裝LJ第14頁/共20頁16定位精度和靈敏度DOA的精度不依賴于信號，而TDOA因為使用相干監測而更加靈敏DOATDOA距離LJ測向JL靈敏度LJ信號帶寬JL干擾LL多徑LL第15頁/共20頁17六、無線電監測應用

一個測向站與一個監測站組網即可完成定位任務。第16頁/共20頁18未來應用

在行政區域內大面積布站增加監測覆蓋面積的基礎上，僅需增加：

同步設備、數字信號處理設備

就可以實現對無線