陳鴻杰

【摘要】 在基于數(shù)據(jù)鏈的多站協(xié)同定位方法研究中，無源時差定位是應用比較廣的一種定位策略。但是對目標定位精度的分析僅僅考慮布站方式、測量誤差等是無法獲得最優(yōu)結果的。本文從運動目標的高機動特征出發(fā)，通過分析目標運動對定位精度的影響，提出采用運動模型模擬方法進行目標機動誤差分析，通過分析，對基于數(shù)據(jù)鏈的多站協(xié)同定位提供依據(jù)。

【關鍵詞】 時差定位 誤差分析 高機動

一、引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭是海、陸、空、電磁環(huán)境四位一體的總體戰(zhàn)，迅速而準確的定位目標是現(xiàn)代戰(zhàn)爭首先必須解決的難題。數(shù)據(jù)鏈作為軍隊指揮、控制與情報系統(tǒng)傳輸信息的工具和手段，其基本作用是保證戰(zhàn)場上各個作戰(zhàn)單元之間迅速交換情報信息，共享作戰(zhàn)單元掌握的情報。通過數(shù)據(jù)鏈傳遞信息完成機載平臺對目標的多站協(xié)同定位，實現(xiàn)對敵方目標的精確定位和跟蹤的目的，使得目標狀態(tài)、屬性等戰(zhàn)場態(tài)勢信息可在最短時間內形成目標的相關信息。

多站無源時差定位（TDOA）是一種重要的無源定位方式，在多鏈協(xié)同情況下，由于多個平臺提供時差信息，可對高機動目標完成有效定位。多站無源時差定位（ TDOA） 采用多個站接收到的目標輻射信號，通過三個或多個平臺完成定位，二維平面內需要三個觀測站才能完成定位并確定其雙曲線的交點。如果要在空間確定一個目標，則至少需要4個站形成3對雙曲面才能確定輻射源的位置。當4個機載平臺對運動目標進行三維時差定位時，其定位精度和時差的測量誤差、觀測站的站址誤差以及布站方式有關，而針對目標本身的運動造成的誤差分析目前比較少，由于目標運動的不規(guī)律性，往往會導致定位精度的下降[1]。本文在確定時差的測量誤差、站址誤差及布站情況下，完成目標運動對定位精度的影響分析，通過建立運動學分析模型，達到對目標定位精度的提高。

二、時差定位原理

時差定位[2-5]是在目標在運動中處于一個三維空間，幾何意義下就是在空間中尋找到多個雙曲面的交點。設定空間各個觀測站為：多個TDOA方程構建的是多個雙曲面，在無誤差情況下，雙曲面會交于一點。該點即是目標位置。一般來說，多布站對提高目標精度是有效的，但是考慮到實際情況，往往無限制布站受地理位置及預算的約束。因此需要考慮在有效布站情況下定位情況。

可見當aα=且Dτ=時，可取得較好的定位效果。目前除了二維搜索之外，還沒有關于{ ， }ατ的封閉形式解，這就要求在一定的范圍內對每一對可能的{ ， }ατ計算式（9）。由于在數(shù)值上無法精確的分析，常常采用近似的辦法進行分析。比如采用牛頓法進行等。本文采用誤差分析方法，針對其不同的運動模式進行其誤差分析。

3.2目標高機動特征分析

目標高機動[11]是指目標的運動模式不局限于一種形式，在目標跟蹤中，對于目標運動而言，運動模式多變，其機動模型一般具有如下幾類：CV、CA等。對于高機動運動而言，從其運動軌跡而言，對其進行如下分類，同向運動、反向運動、急轉彎、蛇形機動。通過這四種運動軌跡的組合，可以對高機動目標的運動軌跡進行逐段分析。針對不同的運動模式，對其描述如下：

3.3仿真結果分析

根據(jù)以上分析，本文設定如下場景進行仿真，在立體空間進行仿真。定位平臺間夾角： 120度，基線長度：30km，測量時差的誤差：5ns，布站方式：等腰三角形。主站位于坐標原點，其余三站位于分別位于XOY平面內。其模擬情況如下：

從圖2中可以看出，由于其運動的方式不同，其誤差變化也不相同，在目標同向運動或目標反向運動時，其運動誤差基本上在運動初期快速變化，等對目標跟蹤穩(wěn)定后誤差變化范圍較小。而目標急轉彎中由于目標的機動特性，誤差隨著其運動方式不同，誤差變化也不同，在目標蛇形運動中，其由于目標運動狀態(tài)變化劇烈，其誤差也隨著其運動呈現(xiàn)其運動特點。根據(jù)以上分析，針對目標高機動運動的特點，在多鏈協(xié)同無源定位中，不可能提前計算出其誤差分布，通過建立誤差分布與基本運動模型的對應關系，可在實際定位中較快的進行目標定位，同時減少目標運動對定位誤差的影響。

四、結束語

本文通過分析具體目標高速運動方式，在時差定位中，根據(jù)目標運動特點對目標高機動進行模擬，目標運動對誤差的影響進行分析，有效的分析了工程實踐中目標機動運動對無源定位誤差的影響，通過實驗分析了誤差分布規(guī)律，有效的為工程實際提供依據(jù)。在實踐中，在目標急轉彎時應該對目標誤差進行多站修正，否則可能導致誤差過大。在目標運動速度越快，這種誤差越明顯，在目前情況下，除采用更精密的儀器測量誤差外，僅能多增加觀測站來提高精度。在后續(xù)工作中，對目標復合機動以及目標機動情況下，對布站的影響等需要通過反復觀測目標完成其定位。在工程定位中，由于目標位置未知，因此最優(yōu)模型的選擇比較困難，但是可通過建立誤差與運動的分布表進行快速模型定位完成最優(yōu)模型的選擇。

參 考 文 獻

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