基于时差频差的双星无源定位方法研究

NTSC-IR > 时间频率测量与控制研究室

	基于时差频差的双星无源定位方法研究
其他题名	Research on Method of Dual-satellites Passive Location System Based on TDOA and FDOA
	薛艳荣
导师	李孝辉杨旭海
	2014-05
学位授予单位	中国科学院大学
学位专业	测试计量技术及仪器
关键词	双星无源定位系统到达时间差到达频率差定位误差改正差分技术
摘要	定位站不向目标发射电磁波信号，被动地接收目标的信号，利用合作和非合作信号对目标进行精确定位被称为无源定位。无源定位技术由于其良好的隐蔽性在现代电子战中占据着重要的地位。双星无源定位系统是以两颗卫星为平台的无源定位系统，与其它无源定位技术相比，它具有所需平台数少、通道数少、定位时间短、定位精度高等优点，因此在现代战争、航空、航天以及深空探测等领域具有重要的应用价值，是目前发展的主要方向。若能进一步改善该系统的无源探测精度，更有利于提高现代电子战、预警探测及其深空侦察探测能力。本论文正是结合这类需求开展的，系统地对双星无源定位系统的定位误差分布以及定位误差改正进行了研究，提出了多历元时差定位法，可以解决盲区带定位难题，定位精度较高。将卫星导航系统的差分技术应用于该系统中，提出了基于时差频差的双星无源定位系统的位置差分和伪距差分方法，可以实现定位误差优于5km。本文围绕双星无源定位误差改正的研究，主要对以下几个方面开展了研究工作：（1）双星无源定位系统的主要误差源。本文研究了双星无源定位系统的定位模型和解算方法，研究了双星无源定位系统中存在的主要误差源，主要涉及与观测量有关的误差、与传播路径过程有关的误差和与卫星有关的误差等误差源。研究了各部分误差对定位精度的影响，估计了到达时间时间差误差和多普勒频率差误差的大小。分析了该系统目前有待于解决的问题。（2）利用地理坐标系表征定位误差并研究了其定位误差分布。为便于对该系统的定位误差研究，本文研究了利用在地理坐标系中表征定位误差。通过对等时差曲线和等频差曲线分布特点的研究，给出了时差定位误差等值线分布、频差定位误差等值线分布以及时差频差联合定位误差等值线分布。针对利用时差频差联合定位时系统存在的最佳定位区域、最差定位区域和盲区带的定位进行了研究。研究通过可视化的软件给出了GDOP分布情况。同时分析了影响双星无源定位精度的一些关键因素，主要有双星间距的大小、时差误差和频差误差的大小。（3）定位盲区带的多历元时差定位法。系统定位时存在的不可定位区域被称为盲区带，本文在分析盲区带的产生原因基础上，为了减少盲区带的分布，提出了一种多历元时差定位法，可以有效地解决盲区带定位的难题，试验结果表明定位精度较高。（4）双星无源定位系统的位置差分和伪距差分方法。鉴于双星无源定位系统的定位误差与卫星导航系统的定位误差有一定的相似性，本文提出了利用位置差分方法和伪距差分方法来修正系统定位误差的方法。对使用位置差分方法和伪距差分方法进行定位误差改正的可行性进行了分析，给出了双星无源定位系统的位置差分和伪距差分定位原理，并进行了仿真试验和实验结果分析，最后论证了影响伪距差分的关键因素。结果表明：使用位置差分方法和伪距差分都可以提高系统的定位精度, 但使用伪距差分的定位精度普遍优于使用位置差分的定位精度，并且定位误差可优于5km。通过对双星无源定位系统误差的系统分析，提出了盲区带的多历元时差定位法，为提高对辐射源位置的探测精度，将卫星导航系统中的位置差分和伪距差分应用于双星无源定位系统误差改正中，使用仿真试验对误差改正效果进行了验证，能将定位误差由目前的10～20km提高到5km。
部门归属	时间频率测量与控制实验室
页数	133
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://210.72.145.45/handle/361003/7272
专题	时间频率测量与控制研究室
推荐引用方式 GB/T 7714	薛艳荣. 基于时差频差的双星无源定位方法研究[D]. 中国科学院大学,2014.

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