由相差定位方程直接导出的双基时差定位公式

和现有的三站时差定位方法相比,双基四站时差定位方法具有更高的测量精度,可避免对高重频信号测量的定位解模糊,同时相距较远的两主基站间的时间基准可以要求不同步, 有利于站址的选择。本文利用相似递推的方法,以更简捷的和更严谨的方式直接从程差定位方程导出了双基四站时差测距公式。     

对相似递推程差的一种修正方法

利用相似递推法,即可将基于短基线的相差测量结果拓展到长基线多站无源定位系统,由于双站相差测距法实际上是建立在三站定位技术之上的,且测量精度与量值巨大的光速无关,所以就能实现比现有双站测向和三站时差法更高的定位精度。但为实现准确定位,必须对递推程差进行修正。本文在已有分析的基础上,利用双站间的交会角,给出了一种更适用于工程设计的递推程差修正方法。     

一种仅基于时差测量的运动单站无源定位方法

在相移与频移之间函数关系的基础上,利用相差与时差定位方程对路程差测量的相等性导出了基于时差测量的多普勒频移表示式,由此即可将从多普勒方程中所导出的基于多普勒频移测量的运动单站无源测距公式转化为仅基于时差测量的运动单站无源测距公式。误差分析表明,和基于频移的测距方法相比,基于时差测量的运动单站无源测距方法呈现出较好的测量精度,只要平台的移动距离大于数千米,即可实现相对测距误差小于5%R的技术要求。     

波长整周数差值的测量误差

利用虚拟基线测向法,可基于相差测量求出波长整周数的差值。通过分析相差测量误差对波长整周数差值的影响,导出了波长整周数差值的均方根测量误差,由此证实波长整周数差值误差对单基线相差测向精度的影响是较小的。     

短距双站在远距基准点上观测目标的定位精度

在基于时差一方位测量的短距双基站的数百公里之外,选定一个地图基准位置,并以此地图基准位置作为计算分析远距目标位置的几何坐标起始点。先由双站间的时差方程和几何关系解得目标相对于双站的测距式,然后,利用双站测距式以及双站与远距地图基准点之间的几何关系解得目标相对于地图基准点的径向距离和方位。虽然测向误差很大,但误差分析表明只要双站与地图基准点之间的距离足够远,就能在双站距离小于10km的情况下,使目标与地图基准点之间的测距误差满足小于5％R的精度要求。     

一种新的固定单站多普勒无源定位系统

提出了一种仅基于多普勒频率的、能够实现对移动目标的方位、速度和距离快速测最的固定单站无源定位系统,其包含有一个旋转接收天线阵列和一根固定接收天线,由正交旋转天线阵列能获得二组多普勒频差和系统同步测最所需的周期信号,而由单根固定天线则能获得仅由目标运动所产生的多普勒频移信息.定位系统首先利用二组多普勒频差来估计目标所处的坐标象限,并由前置角和方位角之间的关联求得目标的方位角及其增最;同时,由二组多普勒频差还能得到辐射信号的中心频率,从而有助于利用多普勒频移对目标速度的快速测量与求解;最终应用二天线单元所得到的角度和速度信息即能求得目标的距离.     

一种利用短基线程差测量值递推长基线几何参数的方法

利用单基中点相差测向式可导出了适用于任意基线长度的相差变化率测距式,利用相差变化率的多通道检测方式,可将相差变化率测距式改写成基于程差差分的函数。在此基础上,可导出对应于长短基线的单位长度上程差差分函数的比例关系式,由此就能利用短基线一维双基阵列的程差测量值递推得到基于虚拟长基线的一维双基阵列的几何参量,由此还能实现基于虚拟长基线的定位测量。     

一种利用交会角改善双站测向准确性的方法

借助几何投影的方法可得到一个与几何参量相关的程差方程,由此可得到一个基于双站间程差与交会角测量的长基线测向解析解,在此基础上通过近似简化即可得到一个形式简单,准确度亦很好的双站测向式,且由此表明,利用双站间的交会角能有效地改善现有双站测向解的准确性。     

机载多普勒频移的递推及相移检测

在机载站飞行方向前方某一距离处的多普勒频移能够通过递推计算的方法由站点当前位置处的相位测量结果而被直接确定。首先,基于平面几何关系,由机载平台匀速运动时各个几何变量的运动特性导出了仅利用当前时刻的多普勒频移测量值和径向距离获得在虚拟飞行距离处多普勒频移递推值的计算式。然后,进一步直接利用相差测距、测向法求解递推式中所包含的径向距离和方位角,得到了仅基于相差检测的多普勒频移递推公式。且初步的误差分析表明,只要载机的飞行速度较低,虚拟基线的长度较短,所检测的信号波长较长,则递推频移的测量误差可控制在十几赫兹之内。     

基于基线相似扩展的相差定位技术

研究了通过相似扩展方式实现长基线相差定位的方法。根据相差定位原理,采用两套多基线多通道相位干涉仪,构造一个长基线测量阵列。每套相位干涉仪一方面提供目标方位,另一方面解算出被测目标在短基线上的路程差。在按几何相似递推得到对应于长基线阵列的程差值之后,由相差定位方程即可解得目标的径向距离。初步的精度分析表明,在扩展基线长度为1公里时,即可实现小于5%R的相对测距误差。