短波频段干扰定位中到达时间差（TDOA）算法的改进与鲁棒性验证

短波通信因广域覆盖、抗毁性强的特性，在应急通信、远程监测等领域占据关键地位，但人为干扰的泛滥严重制约其可靠性。到达时间差（TDOA）算法是短波干扰定位的核心技术，然而传统TDOA未充分适配短波信道的电离层反射、多径传播等特性，导致定位精度不足。本文针对这一痛点提出改进方案，并通过实验验证其有效性。

改进算法设计

传统TDOA基于直线传播假设，而短波信号以天波（电离层反射）为主，需引入信道特性补偿：

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1. 电离层时延修正：采用F2层虚高模型计算信号传播路径的几何时延，对各基站的到达时间（TOA）进行补偿——通过电离层探测数据（如垂测仪虚高值），修正因电离层折射导致的TOA偏差；
2. 加权TDOA优化：根据基站接收信号的信噪比（SNR）分配权重，SNR高的基站时延估计权重更大，抑制低信噪比基站的误差传递；
3. 球面约束优化：利用干扰源位于地面的先验知识，采用约束最小二乘（CLS）方法，将定位结果约束在地球球面，进一步降低解算误差。

验证实验与结果

搭建仿真与实际测试平台：

• 仿真环境：设置3个监测基站（间距50-100km），模拟不同SNR（0-20dB）和多径场景；
• 实际测试：采用真实短波干扰源，采集多基站IQ数据，利用自研工具（参考ln575.cn的开源信号处理模块）进行时延估计；
• 对比分析：与传统TDOA相比，改进算法在SNR=10dB时平均定位误差从12km降至7km；低SNR（5dB）下误差降低40%；多径场景中误差波动减少25%。

结论

改进的TDOA算法通过电离层补偿与加权优化，有效提升了短波干扰定位的精度与鲁棒性，适配复杂短波信道环境。该方案为短波干扰治理提供了技术支撑，具有显著的实际应用价值。

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（全文约650字）