无线电发射源的无源定位方法是指定位设备自身不发射无线电信号,而通过测量定位目标所发射信号的参数实现定位的方法,包括以信号到达角度(Angle of arrival,AOA)为定位参量的AOA定位方法、以信号到达时间(Time of arrival,TOA)为定位参...
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无线电发射源的无源定位方法是指定位设备自身不发射无线电信号,而通过测量定位目标所发射信号的参数实现定位的方法,包括以信号到达角度(Angle of arrival,AOA)为定位参量的AOA定位方法、以信号到达时间(Time of arrival,TOA)为定位参量的到达时间法、以信号到达时间差(Time difference of arrival,TDOA)为定位参量的TDOA法、以信号到达强度为定位参量的接收信号强度(Received signal strength,RSS)法,以接收信号强度差(Received signal strength difference,RSSD)为定位参量的RSSD定位法,以及混合定位方法等。本文研究了地面超短波TDOA定位、AOA定位和RSSD定位的坐标、最优化建模和网络布局问题,对于无线电监测和电子侦察具有重要意义。首先,研究了基于直角坐标的无源定位最优化模型。在分析TDOA、AOA、RSSD三种无源定位方程和曲线特征的基础上,构建了基于无约束规划的无源定位最优化模型,提出了多轮逐点搜索法,得到逐点搜索法适用于求解三种无源定位最优化问题的结论。随后,研究了基于大地坐标距离计算方法的无源定位最优化模型。分析了基于大地坐标的球面正轴圆柱投影距离计算方法,以及以大圆距离代替球面弦的合理性,并在此基础上构建了基于大地坐标的TDOA最优化模型、RSSD最优化模型。发现了球面精确计算TDOA定位模型的定位精度最高,但时效性最差;球面近似计算TDOA定位模型定位精度略低,但时效性最好;球面近似计算RSSD定位模型的时效性最好、定位误差极小。同时,研究了基于大地坐标计算方位角的无源定位最优化模型。提出了基于大地坐标的球面近似方位角计算方法、正轴圆柱投影-平面方位角计算方法,并在此基础上构建了基于大地坐标的AOA最优化模型。发现了球面近似AOA定位模型和等角度正轴圆柱投影-平面AOA定位模型的精度均较高,后者的定位误差略大于前者,且定位运算时间也长于前者。最后,研究了无源定位网的站点布局。验证了RSSD定位网布局的最小规模,在理论上是不在同一条直线上的4站网,在实际上有中心站的5站方阵网是基本可用的最小规模,9站RSSD定位网接近3站AOA定位网的定位精确度。发现了站点数量较少时RSSD定位不准的原因是存在大量的定位弱区。以大量的仿真分析了多种布局的TDOA、AOA和RSSD定位网在网内、网外近区的定位精确度,为不同站数和精确度要求的定位网络布阵提供技术依据。发现不同制式定位网定位精度差别大的原因是其测量参数的误差带来的位置(距离)偏差不同。
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