基于地面基站的目標定位技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，測試系統(tǒng)越來越趨向網(wǎng)絡(luò)化，而在網(wǎng)絡(luò)化定位測試系統(tǒng)中，目標位置信息的獲取又至關(guān)重要。本文主要開展基于地面基站的目標定位技術(shù)研究，重點突破基站布局、時差測量、定位算法和軌跡預測等核心技術(shù)，實現(xiàn)目標的精確定位和軌跡預測，解決目標定位試驗中布站難、時差測量精度受噪聲影響大、定位精度低和軌跡預測難等問題，達到提高試驗有效性、減少試驗次數(shù)和節(jié)約研究經(jīng)費的目的。
　　根據(jù)時差定位原理，本文設(shè)計了包括無線電信標、地面基

2、站、遠距離數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和中心處理平臺的目標定位系統(tǒng)，并從信號傳播、基站測量、定位參數(shù)估計和定位算法等方面進行了系統(tǒng)誤差源分析，指出了基站布局、時差測量、定位算法等是影響定位精度的重要因素，說明了論文重點研究的內(nèi)容。
　　首先，針對目標定位中布站難的問題，在研究星型、菱形、倒三角等布站方式的基礎(chǔ)上，提出了一種斜置平行四邊形的基站布局方案，并開展了基于自適應(yīng)遺傳算法的基站布局技術(shù)初步研究。實驗結(jié)果表明，新提出的斜置平行四邊形基站布局方案在

3、幾何精度因子和克拉美-羅下界兩個定位精度技術(shù)指標上性能優(yōu)越。
　　其次，針對目標定位中時差測量受噪聲影響大的問題，通過建立時差測量模型，重點研究了包括互相關(guān)法、Roth脈沖沖擊響應(yīng)法、平滑相關(guān)變換法、相位變換法、HB加權(quán)法和最大似然法等6種廣義互相關(guān)的時差測量方法，和基于Sigmoid函數(shù)、概率曲線、箕舌線、雙曲正切函數(shù)等變步長自適應(yīng)濾波的時差測量方法，并提出了基于反正切的變步長自適應(yīng)濾波時差測量方法。仿真結(jié)果表明：在無噪聲、高斯

4、噪聲和有色噪聲條件下，六種自適應(yīng)濾波算法都能較準確地完成時差測量；而直接相關(guān)法只能在無噪聲和高斯噪聲條件下準確測量時差，廣義相關(guān)法只能在無噪聲和有色噪聲條件下準確測量時差。
　　再次，針對目標定位算法精度低的問題，在分析Chan、Taylor和Newton等傳統(tǒng)定位算法的基礎(chǔ)上，提出了基于粒子群優(yōu)化及其改進的目標定位方法，并針對Taylor和Newton定位算法對初始值敏感的缺點，相繼提出了Chan-Taylor、Chan-New

5、ton等混合定位算法。實驗結(jié)果表明：Chan及其同Taylor和Newton的混合算法具有較快的定位速度，而提出的基于多樣性反饋的分組粒子群目標定位算法具有較高的定位精度。
　　最后，針對目標定位中預測難的問題，通過Taylor級數(shù)展開及線性化處理，實現(xiàn)了擴展 Kalman濾波算法。同時，在建立目標飛行軌跡模型的基礎(chǔ)上，完成了基于擴展Kalman濾波的目標飛行軌跡修復和落點預測。實驗結(jié)果表明，軌跡修復和落點預測精度均小于100m。