双机协同无源定位的飞行试验方法研究

分析了基于测向交叉定位的双机协同无源定位原理,构建了误差模型,给出了影响定位误差的因素。并从双机定位基线、目标机进入距离和目标机进入方位三个因素进行了双机协同无源定位误差的仿真。通过基于定位精度要求的试飞剖面设计,给出了两种典型的双机协同无源定位试飞航线,并给出试飞结果评估的方法和流程。     

一种无源双星与多普勒导航系统组合的实现方法

提出了一种双星定位系统(RDSS)无源测距信息与多普勒导航系统(DNS)组合导航的方法。首先对多普勒导航系统的定位误差进行了计算机仿真分析,得到了航姿系统(AHS)的航向角误差是系统主要误差源的结论。随后讨论了在气压高度信息辅助下无源双星和多普勒导航系统组合消除航向角误差影响的可行性,并且给出了利用卡尔曼滤波进行无源双星与多普勒导航系统组合的实现方法。计算机仿真和直升机搭载试飞的组合定位结果表明:无源双星与多普勒导航系统组合仅通过对多普勒导航系统的地速数据和两颗卫星无源测距差进行处理即可完成平面导航定位,从而摆脱了对航姿系统中航向角信息的依赖,抑制了平面定位误差的增长,获得较高导航定位精度的同时能够满足高动态导航定位的要求,为双星系统的无源应用提供了一条新的途径。     

传感器位置误差条件下仅用到达频率差的无源定位性能分析

传感器自身的位置误差对辐射源的无源定位精度可能有较大影响,详细分析并推导了在存在传感器位置误差条件下,仅使用到达频率差(FDOA)参数对辐射源定位时,定位精度的克拉美罗下限(CRLB)和均方误差(MSE).在传感器位置误差条件下,提出仅用FDOA来同时估计辐射源和传感器位置的泰勒级数方法,并证明该定位方法理论上的MSE...     

基于圆形轨道的卫星位置递推方法

卫星无源定位系统对目标进行定位时,用于定位的卫星位置与时差或相位差等信息可能不同步,无法进行定位,需要把定位信息统一到同一时刻。针对这一问题,提出了基于圆形轨道的卫星位置递推方法,把卫星位置信息同其它信息统一到同一时刻,然后进行定位。该方法比常用的直线轨道递推方法误差更小,准确度更高,对提高定位精度具有较大应用价值。     

基于微小卫星的空间目标光学探测定位方法

为实现空间目标的天基光学观测,利用双星定位原理,采用仅测角的观测方式,结合最小二乘法建立了双星几何定位模型。考虑到星点提取作为光学定位算法中的重要一环将直接影响最终的定位精度,因而针对就星图处理部分,分析了星图的灰度特点,采用阈值分割法进行了去噪处理,选取了几种质心法对星点进行提取,利用真实星图对提取结果进行比较,选出了形心法和阈值质心法 2种较为可行的星点提取算法。通过仿真计算和蒙特卡洛误差分析结果可知,不考虑误差时,定位误差小于 10-5 m;考虑主要误差源时,定位误差小于 100 m;且姿态误差对定位方法的精度影响最大,数值上可以达到总误差的 0.9倍以上,速度误差的影响最小,只有总误差的 1/30,可以忽略;定位误差近似呈高斯分布且误差的大小与误差源近似呈线性关系。由此可见,文章所建立的定位算法可以对空间目标实现较为精确的定位。     

超短基线安装误差对定位精度影响分析及其标定技术研究

安装误差是超短基线水声定位系统的重要误差源之一,直接影响超短基线的定位精度。本文采用数值仿真的方法分析了超短基线安装误差角对其水平定位精度的影响,针对传统标定方法受母船航行轨迹影响较大而不能准确估计安装误差的问题,提出了一种基于单应答器双矢量重构的安装误差估计方法。该方法为确定超短基线安装误差估计模块的迭代次数提供了理论依据,并且可以有效地避免安装误差的估计值收敛于伪点。水下实验结果表明,经过安装误差角补偿后的超短基线定位系统对目标应答器的定位精度与参考真值相比,80%以上的定位误差在1m以内,证明了本算法可以在一次环绕航行中完成水下应答器的定位及超短基线安装误差角估计,具有估计精度高,操作简便,易于实现的特点。     

存在观测站位置误差的转发式时差无源定位

无源定位中,由于观测站安放在运动平台等原因造成的观测站位置误差会影响无源定位精度性能。另外到达时间差(简称时差)(TDOA)的转发式测量需要将不同观测站截获到的辐射源信号都转发到同一位置,如主观测站。针对这两个问题,提出了基于约束总体最小二乘(CTLS)的无源定位算法。首先将转发式时差的非线性定位方程转化为不需要中间变量的直接线性方程,再基于CTLS算法依次转化为约束优化问题和无约束优化问题,最后推导给出定位近似闭式解。仿真实验表明在观测站误差较大时,该算法与其他算法相比定位精度性能较好。     

快速定位定向系统设计及车载实验研究

定位定向系统是能为载体提供精确地理位置坐标、指北方向和姿态角的导航系统,通常用于舰船、飞机、车辆等功能平台,为平台上的设备提供准确的位置和姿态参考信息.本文针对车载平台机动性高的特点,设计能够实现运动中对准的快速定位定向系统,开展捷联惯导数字递推算法、航位推算、多源信息组合导航、动基座对准算法、系统免标定、误差补偿等算法和技术研究.最后,开展静态对准、静态导航和动态车载实验研究.实验结果表明,动态对准时间小于5min,对准姿态精度小于1mil,方位保持精度小于1mil/2h,横滚角、俯仰角保持精度小于0.5mil/2h,里程计/惯导组合水平定位精度小于0.15％D,卫星/惯导组合水平定位精度小于10m.     

基于地月L2点中继星的月球背面目标定位误差分析

针对用于实现月背定位的地月L2点中继星研究对L2点定位误差分析的需求,首先建立了基于地月L2点的单星、双星、三星无源以及三星有源这四种定位体制的数学模型,然后在月固坐标系下,针对定轨误差和星间时钟误差这两种误差来源,计算了四种定位体制下的定位误差。以星历数据为基础进行了仿真,分别定量评估了四种定位模式的定轨误差和星间时钟误差对着陆器定位精度造成的影响。结果表明,上述四种定位体制的定位误差都随着定轨误差的增加而增加,且三星有源定位精度最优。此外三星无源的定位精度会受到星间时钟误差的影响。     

卫星导航系统定位精度估计

系统精度估计是卫星导航系统总体设计的重要环节,是进行大系统指标分配的重要依据。因此,在进行卫星导航系统总体设计时,必须对所有误差源的特性及其对系统精度的影响情况进行仔细仿真计算和分析。本文采用对定位测量方程进行全微分的方法,导出了卫星导航系统定位精度的协方差估计公式,给出了用于指导工程实际对关键误差源进行严格控制的一套理论和方法。     

ACCURACY ANALYSIS OF PASSIVE LOCATION SYSTEM WITH PHASE DIFFERENCE RATE MEASUREMENT

The conventional mono- station passive loca-tion techniques of direction finding are low in speedand accuracy.It may notmeet the requirements ofmodern targeting or accuracy attacking actions.For a moving observer,by employing some passivemeasurements such as Doppler or Phase DifferenceRate(PDR) ,the location error can be reduced tonearly one- fifth of the conventional error[1～ 4 ] .In this paper,the location method using PDRis introduced in section one.Location accuracyanalysis is given i…     

一种基于概率的双星无源定位算法

针对双星无源定位系统采用时差、频差对地面固定辐射源进行无源定位的问题,提出了一种基于概率的双星无源定位算法。通过公式推导,将复杂的定位方程组化简为简单的二元一次方程组。在介绍定位原理的基础上对该算法进行仿真,通过仿真,分析了定位误差与时差测量精度、频差测量精度的关系。     

无人艇集群协同定位算法误差分析

无人艇以集群方式被广泛应用于各个领域.无人艇集群完成任务的前提是获知相对的位置关系.为此,针对无人艇集群协同定位算法误差进行了全面分析.首先,给出了基于数据链协同定位原理.在此基础上,深入剖析了协同定位误差种类、特点及影响.最后,针对协同定位算法中对协同定位精度影响较大的3个因素进行了仿真分析.分析结果表明,伪距测量误...     

距离信息对DDFRC算法定位误差的影响与分析

在固定单站无源定位算法中,基于角度(Direct of Arrival)、角度变化率(Direct of Arrival Rate-of-Change)、多普勒频率(Doppler Frequency)和多普勒频率变化率(Doppler Frequency Rate-of-Change)4个观测信息实现定位(即DDFRC定位)算法仅通过单次观测即可实现对目标辐射源的定位。文中通过转移观测的卡尔曼滤波对定位结果进行平滑,较原有算法拥有更好的跟踪效果。同时,对定位误差进行了定量分析,并将距离信息引入算法的仿真分析之中,详细讨论了各个观测量误差在不同距离时对算法定位性能的影响,根据仿真结果,结合定位误差的定量分析对算法性能做出评价。通过仿真分析,得到了定位算法对不同距离下各参数的精度要求,从而为在实际系统中使用该定位算法提供了参考。     

Aperture error mitigation via local-state estimation for frequency-based emitter location

This paper considers the problem of locating a stationary coherent emitter via a single moving platform making frequency measurements in the presence of aperture state uncertainty. It is shown that the estimated emitter location is most sensitive to the receiving aperture velocity uncertainty. The required aperture velocity accuracy is determined through a noninfinitesimal perturbation analysis. A solution to location accuracy enhancement with a minimal hardware addition is attempted. It is shown that this can be achieved by mounting a high-resolution tri-axis microelectromechanical systems (MEMS) accelerometer at the aperture to measure its velocity, which can deviate significantly from that estimated by the on-board navigation system. The Doppler shifts of the GPS signal carrier frequency, whenever it can be acquired through the aperture, are also considered as a way to aid the aperture velocity measurement. A decentralized, federated processing method for the aperture velocity estimate referenced at the aperture, integrating all measurement data, is presented. An upper bound for the error of aperture velocity estimate is derived. The potential for significant accuracy enhancement for emitter location is demonstrated.     

Statistical Theory of Passive Location Systems

A derivation of the principal algorithms and an analysis of the performance of the two most important passive location systems for stationary transmitters, hyperbolic location systems and directionfinding location systems, are presented. The concentration ellipse, the circular error probability, and the geometric dilution of precision are defined and related to the location-system and received-signal characteristics. Doppler and other passive location systems are briefly discussed.     

系统误差条件下的多运动站无源定位性能分析

 系统误差的存在可能对无源定位的性能带来较大影响。针对多运动站得到的含有系统误差的观测量信息,推导了定位误差的克拉美-罗下限(CRLB)。首先根据具体系统误差模型推导测量误差的统计信息,然后根据系统误差导致不同时刻观测量相关的特点,将非对角矩阵的误差协方差矩阵写为分块矩阵的形式,并在此基础上推导其递推计算式,最后以系统误差情况下多运动站只测角无源定位为例进行定位性能的仿真分析。仿真结果表明系统误差的存在对定位误差CRLB影响较大,在定位中需要重点考虑。