论文部分内容阅读
无源多点定位广泛应用于导航、通信、航天系统。新航行系统的概念提出后,多点定位(Multilateration)被视为典型的监视技术,受到航空界的广泛关注。无源多点定位,采用至少3个地面传感器,接收来自同一定位目标发射信号的到达时间差(TDOA)或到达时间(TOA),进行对应的TDOA定位或TOA定位。在多点定位系统中,采用分布式地面接收站,接收定位目标发射的SSR(二次监视雷达)信号,利用接收信号的到达时间差(TDOA)或各地面站与飞机间的距离差(RD)对目标进行定位,即双曲线定位方法,或者利用接收信号的到达时间(TOA)对目标进行定位。围绕无源多点定位的算法理论,论文首先研究了多点定位的系统架构,包括TOA检测单元、时钟同步单元以及中心处理站单元。论文的研究重点在于定位算法,算法的创新是论文的主要任务。然后,论文对多点定位的Taylor级数定位算法、Chan算法进行了推导和仿真,得出理想初始点情况下的Taylor算法定位性能图和不同信噪比条件下的Taylor、 Chan算法的均方误差表。通过研究仿真图、表,分析、对比了Taylor级数定位算法、Chan算法的定位性能。接着,论文对直接Bancroft算法进行了推导和仿真。基于直接Bancroft算法提出了一种创新算法,即基于距离的TOA-LS估计算法(R-LS)和基于距离平方的TOA-LS估计算法(SR-LS)。定位目标信号的TOE(Time Of Emission-发射时间)未知,到达时间差(TDOA)定位是无源多点定位的主要方法。与通常的到达时间差(TDOA)定位方法不同,论文通过研究应用于GPS单点定位的Bancroft算法,并用来对到达时间(TOA)的多点定位方程求解,基于Bancroft算法,论文提出了无源多点定位的TOA最小二乘估计算法即TOA-LS算法。推导出了基于到达时间定位方程组的闭式最小二乘解(TOA-LS),同时限定到达时间,对定位方程组的最小二乘解进行了几何解释。通过仿真验证,两种算法均能够较好接近CRLB下界,并且对几何位置不敏感。最后论文对Taylor、Chan直接Bancroft算法和提出的闭式最小二乘算法,进行了综合比较,在不同信噪比、不同基站数的条件下,分别进行了仿真验证,得出各自算法的的定位曲线图,并且进一步验证了R-LS算法和SR-LS算法的定0位性能。