無人機載多站無源定位系統(tǒng)精度的探討

陳仕林 鄒敬文

摘要：隨著我國科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，無人機的使用范圍越來越廣泛。人們對于無人機的技術(shù)發(fā)展備受關(guān)注，在現(xiàn)階段無人機載多站無源定位系統(tǒng)是一項先進的偵查探測系統(tǒng)，能夠?qū)δ繕诉M行精準定位探測，具有較強的抗干擾能力及偵查能力，而由多架無人機構(gòu)成的載多站無源定位系統(tǒng)能夠進一步實現(xiàn)高低空的目標定位，本文將通過對無人機載多站無源定位系統(tǒng)的精度進行深入分析研究。

關(guān)鍵詞：無人機載多站;無源定位系統(tǒng);精度分析

隨著無人機技術(shù)的出現(xiàn)，對于人們的生活產(chǎn)生了巨大的改變，無人機將被廣泛應用于社會發(fā)展的眾多領域當中以及我國軍事當中。在無人機技術(shù)中，無源定位系統(tǒng)作為一項重要組成部分，在無人機的使用中發(fā)揮著巨大作用。它能夠不需要發(fā)射任何信號就可實現(xiàn)對無人機的發(fā)現(xiàn)識別及定位跟蹤，進行全程監(jiān)控，而且對人體健康和電子設備不會產(chǎn)生任何影響，是一項具有眾多優(yōu)勢的探測系統(tǒng)。

一、無人機載多站無源定位技術(shù)發(fā)展及原理

我國經(jīng)過多年發(fā)展，經(jīng)濟條件得到了巨大的改善，科技水平和軍事實力也得到了極大的增強，很多先進的武器裝備被列裝軍隊，尤其是我國的無人機。更是在全球被廣泛應用，現(xiàn)階段我國的無人機技術(shù)已經(jīng)在全世界被推廣。在無人機技術(shù)中，無源定位系統(tǒng)具有重要作用，無人機技術(shù)自發(fā)展以來，雖然對我國的社會發(fā)展發(fā)揮了重要作用，但是伴隨著無人機的出現(xiàn)，對于民航來說具有極大的干擾，因此很多地區(qū)對無人機嚴管力度不斷加強，甚至禁止無人機飛行。隨著此類現(xiàn)象的不斷發(fā)生，我國進而研發(fā)出了無人機的無源偵測技術(shù)，此項技術(shù)的出現(xiàn)對無人機的使用具有良好的效果，解決了無人機干擾民航的問題。

無源定位探測技術(shù)是基于無源雷達探測，大大提升了無人機的定位精度、減小誤差，能夠在無人機的使用中容納多個接收站，使無人機載多站的布局更加合理。在無人機的無源定位技術(shù)中，最為常見的是時差定位法，它能夠進行多架無人機的處理，將無人機探測到的目標信號到達的時間差數(shù)據(jù)進行無源定位。通過接收到的輻射源進行時間差的測量，在通過通信平臺到達主平臺中[1]。主平臺能夠控制整個系統(tǒng)中子平臺的活動，在主平臺的指揮下完成區(qū)域信號的偵查，并將偵測到的信號特征發(fā)送到無人機。

二、無人機無源定位系統(tǒng)技術(shù)及精度分析

（一）時差定位法可通過兩點間的時間差確定探測目標位置，通過測量無人機載多站各站輻射源的到達時間進行精準定位。能夠有效衡量無人機的探測性能，定位的精度在通常情況下利用GDOP來進行衡量。如果GDOP值越小，那么定位精度就越高，反之同理[2]。但是在時差的測量當中包含主站測量到達時間的誤差，因此站址誤差各元素之間互不相關(guān)。

（二）在無源定位系統(tǒng)中交叉定位法也可通過高精度的測量設備對目標進行定位跟蹤，能夠在不同的位置進行多次方位測量，通過交叉線的為支點獲得雷達的位置，進而通過三角運算確定坐標。具有全方位探測且探測距離較遠的優(yōu)勢。

（三）單站多點定位也是無源定位技術(shù)的一種，能夠通過一個測量站確定目標的空間位置，還有比相定位法，多普勒頻率定位法等在無人機無源系統(tǒng)定位技術(shù)中都具有十分重要的作用。

以時差定位法為例用來測量定位的精度，時差定位精度的高低在通常情況下通過GODP來衡量，如果GODP的值越小，那么證明定位的精度就越高，反之同理。將時間的誤差標記為，噪聲的誤差為，得出的信噪比為S/N引入的時差測量誤差為在此方程式中，將作為脈沖上升的時間，范圍在50ns-200ns，S/N一般取10dB，得出為8ns-32ns，如果接收機的幅度不平衡，將誤差標注為，則會得出，當時，得出為6ns-24ns，如果接收機的相位不平衡，將誤差標注為，則會得出，，如果相位的一致性小于30度，則小于0.3ns，可以忽略不計。因此得出時差測量誤差的公式為，測量后的總誤差大約在100ns左右，因此如果減少脈沖上升時間，能夠有效提高接收機幅度和相位的一致性，進而提高時差的測量精度，提高無人機的定位精度。

三、提升無源定位系統(tǒng)精度的有效策略

（一）首先要對偵查的設備進行檢查，減少設備測量誤差，偵查設備出現(xiàn)誤差直接影響著定位精度，在測量前必須對其進行調(diào)試并且保證使用型號相同。如果測量設備在測量時產(chǎn)生的誤差較大，會直接影響基站到目標之間的距離，導致定位精度降低，因此在設備選用時應選擇精度較高的設備進行測量，避免誤差過大對定位精度造成影響。

（二）偵查人員的操作水平對接下來的偵查工作具有一定影響，在確定目標位置前嚴格選用正確的測量方式，如發(fā)現(xiàn)目標方位存在異常，應及時修正并要排除偵查范圍與雷達不在可定范圍內(nèi)的情況[3]。保證交會角度的精確性。

（三）要進行多次測量同一信號，進一步提升信號的識別能力，可通過交叉定位法進行數(shù)據(jù)分析，并在偵察前選擇好位置，盡量能夠使觀測點距離目標更近一些，避免遮蔽角和交會角超出可定范圍，遠離可能反射出電磁波的位置。

（四）無人機基線的長度也會對定位的精度產(chǎn)生影響，因此在進行偵查設備安裝時，將定位算法直接引入其中，在不影響無人機正常運行的情況下在機尾安裝天線，根據(jù)機體的實際情況適當加長天線基線，在定位到輻射源之后，必須確保偵察接收機不受輻射源的影響正常工作，在無人機飛行時保障飛行方向平穩(wěn)，避免受外界干擾引起側(cè)滑或者方向出現(xiàn)極大的誤差。

結(jié)束語：

針對無人機載多站的無源定位技術(shù)中可分為多種類的測量方法，例如本文提到的時差定位法、交叉定位法、以及單站多點定位法等等。本文以時差定位法為例進行了測量精度的分析，并提出了能夠提高測量精度的有效策略。雖然我國無人機定位技術(shù)正在逐步走向成熟，但是在很多方面還需借鑒國外技術(shù)并加強研究，進一步提升無人機定位系統(tǒng)的性能，對于我國科技的發(fā)展也同樣具有重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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[2] 秦永. 基于TDOA-DOA的多站無源定位系統(tǒng)性能分析[J]. 南昌工程學院學報，2019，（003）：85-89

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作者簡介：陳仕林（1999-4），性別：男，民族：漢，籍貫：四川綿陽，職務：學員，學歷：本科，單位：中國人民解放軍陸軍炮兵防空兵學院，研究方向：無人機作戰(zhàn)工程，單位所在省市：安徽合肥 230000

（中國人民解放軍陸軍炮兵防空兵學院?安徽?合肥?230000）