基于地面基站的目標(biāo)定位技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)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(biāo)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(biāo)定位技術(shù)研究，重點(diǎn)突破基站布局、時差測量、定位算法和軌跡預(yù)測等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的精確定位和軌跡預(yù)測，解決目標(biāo)定位試驗(yàn)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(yù)測難等問題，達(dá)到提高試驗(yàn)有效性、減少試驗(yàn)次數(shù)和節(jié)約研究經(jīng)費(fèi)的目的。
　　根據(jù)時差定位原理，本文設(shè)計(jì)了包括無線電信標(biāo)、地面基

2、站、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和中心處理平臺的目標(biāo)定位系統(tǒng)，并從信號傳播、基站測量、定位參數(shù)估計(jì)和定位算法等方面進(jìn)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(diǎn)研究的內(nèi)容。
　　首先，針對目標(biāo)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(shí)驗(yàn)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(biāo)上性能優(yōu)越。
　　其次，針對目標(biāo)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(diǎn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)確測量時差。
　　再次，針對目標(biāo)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(jìn)的目標(biāo)定位方法，并針對Taylor和Newton定位算法對初始值敏感的缺點(diǎn)，相繼提出了Chan-Taylor、Chan-New

5、ton等混合定位算法。實(shí)驗(yàn)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(biāo)定位算法具有較高的定位精度。
　　最后，針對目標(biāo)定位中預(yù)測難的問題，通過Taylor級數(shù)展開及線性化處理，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展 Kalman濾波算法。同時，在建立目標(biāo)飛行軌跡模型的基礎(chǔ)上，完成了基于擴(kuò)展Kalman濾波的目標(biāo)飛行軌跡修復(fù)和落點(diǎn)預(yù)測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，軌跡修復(fù)和落點(diǎn)預(yù)測精度均小于100m。