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  2016.02.29
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1、技術(shù)背景

時(shí)差定位是一種由多個(gè)接收機(jī)測(cè)量同一輻射源的同一個(gè)脈沖的到達(dá)時(shí)間差，然后由中心處理站根據(jù)各平臺(tái)的位置和時(shí)差求出輻射源位置的方法。由目標(biāo)輻射信號(hào)到達(dá)兩站的時(shí)間差可確定一對(duì)以兩站為焦點(diǎn)的雙曲面，故多站時(shí)差定位又被稱為雙曲線定位。根據(jù)現(xiàn)有的雙曲線導(dǎo)航定位原理，在二維平面上，至少必須使用三個(gè)站，由此獲得兩個(gè)獨(dú)立的程差，用以構(gòu)造兩個(gè)獨(dú)立的定位方程。三維空間則需要設(shè)置四個(gè)站，用以產(chǎn)生三對(duì)雙曲面，通過面面相交得線，線面相交得點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)位置的定位計(jì)算。

2、 方案原理

針對(duì)現(xiàn)有的平面時(shí)差定位必須使用三個(gè)站點(diǎn)的技術(shù)現(xiàn)狀，基于作者的如下兩個(gè)研究成果：（1）通過對(duì)一維雙基測(cè)向解的簡(jiǎn)化分析可得到一個(gè)可適用于長(zhǎng)基線的單基中點(diǎn)測(cè)向式；（2）在對(duì)應(yīng)于陣列總長(zhǎng)度的程差和對(duì)應(yīng)于雙基子陣的程差之間存有類似于等差級(jí)數(shù)的特性。提出了一種僅使用雙站即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)平面定位的新方法。

首先通過對(duì)一維雙基程差方程的簡(jiǎn)化處理獲得了一個(gè)測(cè)量參考基準(zhǔn)是在單基線中點(diǎn)位置處的單基測(cè)向式。

隨后，采用最小二乘法給出了一個(gè)能有效提高單基測(cè)向準(zhǔn)確性的補(bǔ)償方法。先根據(jù)定位系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)所給定的目標(biāo)距離，或由可信的信息估計(jì)目標(biāo)距離；隨后在整個(gè)目標(biāo)方位的探測(cè)區(qū)間上利用到達(dá)角的理論值、實(shí)際使用的基線長(zhǎng)度逐點(diǎn)計(jì)算程差；進(jìn)一步出于對(duì)實(shí)際測(cè)量誤差的考慮，以及為了避免計(jì)算出現(xiàn)奇異，對(duì)程差理論值進(jìn)行人為的修正；然后用經(jīng)過修正的程差值預(yù)先估計(jì)目標(biāo)到達(dá)角的偏差，在此基礎(chǔ)上通過最小二乘法可實(shí)現(xiàn)對(duì)單基測(cè)向值的修正。

雖然利用曲線擬合的方法能夠得到收斂的測(cè)向準(zhǔn)確解，但曲線擬合方法本身就需要獲得測(cè)向的準(zhǔn)確解，而單基測(cè)向僅能給出較為準(zhǔn)確的近似解。最終擺脫這種困境的原因是分析發(fā)現(xiàn)按曲線擬合所得到的補(bǔ)償函數(shù)主要是與基線長(zhǎng)度和路程差的變化相關(guān)，而對(duì)目標(biāo)距離的變化不敏感，尤其是當(dāng)基線長(zhǎng)度小于100公里時(shí)。正是基于這種特性，就能采用目標(biāo)徑向距離的近似估計(jì)值，由目標(biāo)方位的理想值、基線長(zhǎng)度和實(shí)測(cè)程差，計(jì)算測(cè)向偏差的補(bǔ)償值。

事實(shí)上，基于這種特征，另一種補(bǔ)償方式是根據(jù)系統(tǒng)工作距離，預(yù)先計(jì)算并存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于某特定基線長(zhǎng)度的測(cè)向偏差補(bǔ)償值，然后在實(shí)際工作時(shí)根據(jù)目標(biāo)到達(dá)角的實(shí)測(cè)近似值進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)用。

在通過補(bǔ)償獲得準(zhǔn)確測(cè)向解的基礎(chǔ)上，由雙基三站程差方程證得在單基程差與雙基程差之間所存有的等差關(guān)系，基于此等差關(guān)系，利用實(shí)測(cè)的單基程差值和經(jīng)過修正的到達(dá)角，就能遞推得到對(duì)應(yīng)于一維雙基陣列的二個(gè)程差值，由此就能等價(jià)的獲得滿足二維平面定位所需要的兩個(gè)獨(dú)立定位方程。

本方法原理上可用于各種測(cè)量體制，例如用于超聲波定位。

應(yīng)用場(chǎng)景有：

1、用于艦船導(dǎo)航，能基于新方法將研制一種新的艦船導(dǎo)航設(shè)備，這是一個(gè)軍民兩用的應(yīng)用。

2、 應(yīng)用于無線傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)中的定位測(cè)量，尤其是在導(dǎo)航衛(wèi)星不能工作的情況下更有應(yīng)用價(jià)值。

3、可應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的移動(dòng)定位。

4、利用無線移動(dòng)基站信號(hào)，本技術(shù)可拓展應(yīng)用于各種定位，例如無人駕駛汽車的導(dǎo)航定位。

5、本技術(shù)的一個(gè)很重要的應(yīng)用是軍事電子對(duì)抗中的無源偵察，包括陸基和天基應(yīng)用。就陸基應(yīng)用而言，一般情況下，無源探測(cè)的站點(diǎn)都是布設(shè)在較高的山頂上，而山頂一般地方都很小，無法同時(shí)容納幾個(gè)站點(diǎn)，所以不同的站點(diǎn)就必須架設(shè)在不同的山頂上，這樣既要選擇相近的平面架設(shè)高度，又要為保持定位精度必須考慮多站的構(gòu)形，選址很困難?；谛路椒ㄋO(shè)計(jì)的裝備僅需兩個(gè)站點(diǎn)，選擇兩個(gè)滿足要求的山頭比較容易，既能極大的降低布站選址難度，又能保證定位精度。

該設(shè)計(jì)要求僅做演示作用，不用達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，只需考慮在空曠范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)

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