地面站天线是卫星系统的重要组成部分,其性能关系到卫星通信系统的工作质量。在地面站天线安装后,需要对其方向图进行现场测试,以完成入网测试。针对传统测试方法欠缺灵活性和可控性的问题,本文提出一种无人机携带源天线围绕地面站天线飞行进行天线方向图函数测量的方法。在测量过程中,无人机的位置信息是重要的因素,其精度决定了方向图测试的角度精度。围绕应用于地面站天线方向图现场测试的无人机定位问题,论文主要研究了以下关键技术问题:(1)基于无人机的地面站天线方向图现场测试方案。从方向图测试的需求出发,设计了测试系统的主要构成部分,并且提出了测试方案需满足的条件。(2)无人机定位方法与误差分析。对于两种主流的无源定位方式——基于到达时间(TOA)的定位方法、基于到达角度(AOA)的定位方法,分别阐述了两种方法的定位原理,分析了定位误差的来源,推导了测量误差与定位误差的传递关系。(3)地面基站阵型设计。对于TOA定位方法,优化基站阵型设计是提高定位精度的方法之一。论文在空间精度因子(PDOP值)的基础上进行改进,采用加权空间精度因子(WPDOP值)对基站阵型优化问题建模。对于模型的求解,论文采用了遗传算法,在此基础上,根据嵌套圆锥构型的优点,提出了简化的求解算法,并比较了两种算法的求解结果。最后,分析了基站数目与WPDOP值的关系,并进行了仿真验证。(4)时延测量误差分析。论文采用测量原理中的普适性测量算子进行时延测量,并对时延测量误差进行分析,推导出时延测量克拉美罗下限(CRLB)以及时延测量值不落入“误区”的信号参数条件,提出了时延测量信号应满足的三个条件。对于扩频信号的时延测量,分析了时延测量的误差,并通过仿真实验进行了验证。