無人機載多站無源定位系統精度的探討

陳仕林 鄒敬文

摘要：隨著我國科學技術的迅猛發展，無人機的使用范圍越來越廣泛。人們對于無人機的技術發展備受關注，在現階段無人機載多站無源定位系統是一項先進的偵查探測系統，能夠對目標進行精準定位探測，具有較強的抗干擾能力及偵查能力，而由多架無人機構成的載多站無源定位系統能夠進一步實現高低空的目標定位，本文將通過對無人機載多站無源定位系統的精度進行深入分析研究。

關鍵詞：無人機載多站;無源定位系統;精度分析

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

一、無人機載多站無源定位技術發展及原理

我國經過多年發展，經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，現階段我國的無人機技術已經在全世界被推廣。在無人機技術中，無源定位系統具有重要作用，無人機技術自發展以來，雖然對我國的社會發展發揮了重要作用，但是伴隨著無人機的出現，對于民航來說具有極大的干擾，因此很多地區對無人機嚴管力度不斷加強，甚至禁止無人機飛行。隨著此類現象的不斷發生，我國進而研發出了無人機的無源偵測技術，此項技術的出現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據進行無源定位。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中子平臺的活動，在主平臺的指揮下完成區域信號的偵查，并將偵測到的信號特征發送到無人機。

二、無人機無源定位系統技術及精度分析

（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。

（二）在無源定位系統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勢。

（三）單站多點定位也是無源定位技術的一種，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定位技術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，偵查設備出現誤差直接影響著定位精度，在測量前必須對其進行調試并且保證使用型號相同。如果測量設備在測量時產生的誤差較大，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，如發現目標方位存在異常，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據分析，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，避免受外界干擾引起側滑或者方向出現極大的誤差。

結束語：

針對無人機載多站的無源定位技術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正在逐步走向成熟，但是在很多方面還需借鑒國外技術并加強研究，進一步提升無人機定位系統的性能，對于我國科技的發展也同樣具有重要的現實意義。

參考文獻

[1] 劉文躍 彭士狄 王廣學 劉欣. 基于修正導航數據的機載單站無源定位精度提升方法[J]. 空軍預警學院學報，2019，（003）：199-202

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

[3] 鄒峰 楊文舉 張殿友 童衛東. 一種多站無源時差定位系統內場模擬測試方法[J]. 艦船電子對抗，2020，（004）：32-37

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）