无人机对地基目标时差定位技术研究与仿真

发布时间：2020-03-30 06:37

【摘要】：时差定位技术是电子情报侦察领域中的研究重点,天基时差定位能够避免地基定位的盲区问题。以往的天基时差定位的研究都是针对发出密集信号的地基合作目标的定位,缺乏对非合作目标定位的研究。本文以无人机编队作为天基平台,对非合作的地基目标进行时差定位,主要研究对发出非密集信号地基目标的时差定位技术。本文主要的研究内容有:1)建立了目标与无人机机载平台之间信号传播模型,到达时间差误差来源于测量到达时间误差与平台时钟时间同步误差;分析了相对运动对定位精度的影响,在很短的观测时间内,相对运动的变化对定位精度的影响非常小。2)研究了单架无人机时差测向技术,设计了短基线情况下时差测向的方案。该方案利用无人机两翼甚高频波段的接收天线接收信号,对两路信号进行广义相关运算,测得信号的到达时间差,并根据无人机的尺寸利用测向算法判定目标的方向,消除了后期多架无人机联合定位的模糊解,是时差定位的基础。3)研究了多架无人机联合的时间同步到达时间差测量,分析了时间同步的方法,重点研究了处理时间同步观测数据的算法,引入了针对观测数据的快速处理算法。时间同步的方法主要有共视法、全视法和双向链路法,根据场合选择同步方法。通常时间同步观测数据处理算法是Vondrak平滑算法,该算法运算时间长,引入针对短期观测数据处理的卡尔曼平滑算法,通过仿真可以发现两者结果接近,但是卡尔曼平滑算法用时较短,更能够适应多架无人机动态联合的时间同步环境。4)研究了对地基目标的时差定位算法,研究了快速时差定位算法。先分析了地球坐标系,提炼出对地基目标时差定位的模型,然后分析了牛顿迭代算法,推导了定位解析算法,重点引入了快速定位的Broyden迭代算法。通过对三种定位算法进行了仿真与理论分析可以发现,定位解析算法、牛顿迭代算法和Broyden迭代算法的定位精度都很接近,定位解析算法与牛顿迭代算法计算量大,Broyden迭代算法计算量非常小,所以本文引入的Broyden迭代算法能更快速的实现对地面目标的定位。本文研究的无人机对地基目标时差定位方法已经应用到某所的具体研究项目当中,有实际的工程背景和现实意义。本文对研究的具体算法进行了实际数据的仿真对比,验证了算法的正确性和实用性。
【图文】：

图 2-2 脉冲信号时间差测量原理图图 2-2 所示，信号到达时间的测量原理[8]是设定一个信号幅度的门限络的上升沿，选取上升沿中信号幅度的中间点 A 2作为门限，测量信门限的时刻D，此时系统时钟T ，，则信号的到达时间为D T。其中

图 2-3 卫星共视法原理图如图 2-3 所示，假设两个用户分别为用户 A 和用户 B：a a a aAS A S s ion trop G sag ra sab b b bT T T t t t t t t dT T T t t t t t t d （2-1
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V279;E87


本文编号：2607190