无人机载多站无源定位系统精度的探讨

陈仕林 邹敬文

摘要：随着我国科学技术的迅猛发展，无人机的使用范围越来越广泛。人们对于无人机的技术发展备受关注，在现阶段无人机载多站无源定位系统是一项先进的侦查探测系统，能够对目标进行精准定位探测，具有较强的抗干扰能力及侦查能力，而由多架无人机构成的载多站无源定位系统能够进一步实现高低空的目标定位，本文将通过对无人机载多站无源定位系统的精度进行深入分析研究。

关键词：无人机载多站;无源定位系统;精度分析

随着无人机技术的出现，对于人们的生活产生了巨大的改变，无人机将被广泛应用于社会发展的众多领域当中以及我国军事当中。在无人机技术中，无源定位系统作为一项重要组成部分，在无人机的使用中发挥着巨大作用。它能够不需要发射任何信号就可实现对无人机的发现识别及定位跟踪，进行全程监控，而且对人体健康和电子设备不会产生任何影响，是一项具有众多优势的探测系统。

一、无人机载多站无源定位技术发展及原理

我国经过多年发展，经济条件得到了巨大的改善，科技水平和军事实力也得到了极大的增强，很多先进的武器装备被列装军队，尤其是我国的无人机。更是在全球被广泛应用，现阶段我国的无人机技术已经在全世界被推广。在无人机技术中，无源定位系统具有重要作用，无人机技术自发展以来，虽然对我国的社会发展发挥了重要作用，但是伴随着无人机的出现，对于民航来说具有极大的干扰，因此很多地区对无人机严管力度不断加强，甚至禁止无人机飞行。随着此类现象的不断发生，我国进而研发出了无人机的无源侦测技术，此项技术的出现对无人机的使用具有良好的效果，解决了无人机干扰民航的问题。

无源定位探测技术是基于无源雷达探测，大大提升了无人机的定位精度、减小误差，能够在无人机的使用中容纳多个接收站，使无人机载多站的布局更加合理。在无人机的无源定位技术中，最为常见的是时差定位法，它能够进行多架无人机的处理，将无人机探测到的目标信号到达的时间差数据进行无源定位。通过接收到的辐射源进行时间差的测量，在通过通信平台到达主平台中[1]。主平台能够控制整个系统中子平台的活动，在主平台的指挥下完成区域信号的侦查，并将侦测到的信号特征发送到无人机。

二、无人机无源定位系统技术及精度分析

（一）时差定位法可通过两点间的时间差确定探测目标位置，通过测量无人机载多站各站辐射源的到达时间进行精准定位。能够有效衡量无人机的探测性能，定位的精度在通常情况下利用GDOP来进行衡量。如果GDOP值越小，那么定位精度就越高，反之同理[2]。但是在时差的测量当中包含主站测量到达时间的误差，因此站址误差各元素之间互不相关。

（二）在无源定位系统中交叉定位法也可通过高精度的测量设备对目标进行定位跟踪，能够在不同的位置进行多次方位测量，通过交叉线的为支点获得雷达的位置，进而通过三角运算确定坐标。具有全方位探测且探测距离较远的优势。

（三）单站多点定位也是无源定位技术的一种，能够通过一个测量站确定目标的空间位置，还有比相定位法，多普勒频率定位法等在无人机无源系统定位技术中都具有十分重要的作用。

以时差定位法为例用来测量定位的精度，时差定位精度的高低在通常情况下通过GODP来衡量，如果GODP的值越小，那么证明定位的精度就越高，反之同理。将时间的误差标记为，噪声的误差为，得出的信噪比为S/N引入的时差测量误差为在此方程式中，将作为脉冲上升的时间，范围在50ns-200ns，S/N一般取10dB，得出为8ns-32ns，如果接收机的幅度不平衡，将误差标注为，则会得出，当时，得出为6ns-24ns，如果接收机的相位不平衡，将误差标注为，则会得出，，如果相位的一致性小于30度，则小于0.3ns，可以忽略不计。因此得出时差测量误差的公式为，测量后的总误差大约在100ns左右，因此如果减少脉冲上升时间，能够有效提高接收机幅度和相位的一致性，进而提高时差的测量精度，提高无人机的定位精度。

三、提升无源定位系统精度的有效策略

（一）首先要对侦查的设备进行检查，减少设备测量误差，侦查设备出现误差直接影响着定位精度，在测量前必须对其进行调试并且保证使用型号相同。如果測量设备在测量时产生的误差较大，会直接影响基站到目标之间的距离，导致定位精度降低，因此在设备选用时应选择精度较高的设备进行测量，避免误差过大对定位精度造成影响。

（二）侦查人员的操作水平对接下来的侦查工作具有一定影响，在确定目标位置前严格选用正确的测量方式，如发现目标方位存在异常，应及时修正并要排除侦查范围与雷达不在可定范围内的情况[3]。保证交会角度的精确性。

（三）要进行多次测量同一信号，进一步提升信号的识别能力，可通过交叉定位法进行数据分析，并在侦察前选择好位置，尽量能够使观测点距离目标更近一些，避免遮蔽角和交会角超出可定范围，远离可能反射出电磁波的位置。

（四）无人机基线的长度也会对定位的精度产生影响，因此在进行侦查设备安装时，将定位算法直接引入其中，在不影响无人机正常运行的情况下在机尾安装天线，根据机体的实际情况适当加长天线基线，在定位到辐射源之后，必须确保侦察接收机不受辐射源的影响正常工作，在无人机飞行时保障飞行方向平稳，避免受外界干扰引起侧滑或者方向出现极大的误差。

结束语：

针对无人机载多站的无源定位技术中可分为多种类的测量方法，例如本文提到的时差定位法、交叉定位法、以及单站多点定位法等等。本文以时差定位法为例进行了测量精度的分析，并提出了能够提高测量精度的有效策略。虽然我国无人机定位技术正在逐步走向成熟，但是在很多方面还需借鉴国外技术并加强研究，进一步提升无人机定位系统的性能，对于我国科技的发展也同样具有重要的现实意义。

参考文献

[1] 刘文跃 彭士狄 王广学 刘欣. 基于修正导航数据的机载单站无源定位精度提升方法[J]. 空军预警学院学报，2019，（003）：199-202

[2] 秦永. 基于TDOA-DOA的多站无源定位系统性能分析[J]. 南昌工程学院学报，2019，（003）：85-89

[3] 邹峰 杨文举 张殿友 童卫东. 一种多站无源时差定位系统内场模拟测试方法[J]. 舰船电子对抗，2020，（004）：32-37

作者简介：陈仕林（1999-4），性别：男，民族：汉，籍贯：四川绵阳，职务：学员，学历：本科，单位：中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院，研究方向：无人机作战工程，单位所在省市：安徽合肥 230000

（中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院 安徽 合肥 230000）