【摘 要】
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无人机的广泛应用严重威胁着城市的低空安全,管理者对非法无人机的监测和定位需求日益迫切。外辐射源雷达定位系统通过处理来自非协作机会辐射源(外辐射源)的目标反射信号来进行定位,由于其隐蔽性强、抗干扰能力强等优点倍受各国关注。然而,如何有效地利用更为稳定、易获取的外辐射源信号,提高目标定位精度,一直是国内外研究的难题。本文对此进行了相关的探索和研究,主要的工作如下:1.本文提出了一种基于LTE(Long
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无人机的广泛应用严重威胁着城市的低空安全,管理者对非法无人机的监测和定位需求日益迫切。外辐射源雷达定位系统通过处理来自非协作机会辐射源(外辐射源)的目标反射信号来进行定位,由于其隐蔽性强、抗干扰能力强等优点倍受各国关注。然而,如何有效地利用更为稳定、易获取的外辐射源信号,提高目标定位精度,一直是国内外研究的难题。本文对此进行了相关的探索和研究,主要的工作如下:1.本文提出了一种基于LTE(Long Term Evolution)外辐射源的无人机定位系统。基于LTE信号特有的帧结构,通过在电信网中的工作基站上加装定位模块构成观测站。其利用系统先验信息生成本地参考信号,用于抑制接收信号的干扰以及获取目标定位信息。本文详细设计了基于LTE外辐射源的无人机定位系统的各组成部分:接收信号干扰抑制、时频二维相关以及目标定位等。通过定位精度的几何分布、外辐射源信号模糊函数以及定位克拉美罗下界等分析,从多维度评估并证实了系统的良好性能。2.本文研究了基于LTE外辐射源的无人机定位系统下接收信号干扰抑制的方法。外辐射源信号经无人机反射后被观测站接收,称为目标回波信号。其作为有效信号不可避免地会受到同外辐射源的直达波干扰和多径干扰的影响,而多个外辐射源间的信号也会互相干扰。本文对外辐射源基站间的干扰进行分析,通过基站功率参数配置及天线设置控制站间干扰在可容忍范围。本文规避了常规外辐射源雷达对参考通道的刚性需求,利用先验信息在观测站生成本地参考信号,扩展本地参考信号形成杂波子空间矩阵对直达波及多径干扰进行了有效抑制。3.本文研究了基于LTE外辐射源的无人机定位系统下目标定位的方法。通过功率分析,对系统内可能产生的两个场景进行不同的定位方法研究。多外辐射源单观测站场景下,本文研究了基于TOA(TimeofArrival)原理的chan定位方法;多外辐射源多观测站场景下,本文同样基于TOA原理,提出了考虑同步误差的线性化求解定位方法。本文将同步误差的统计特性考虑进定位算法中,结合chan算法与多步加权最小二乘法,利用冗余信息提升定位精度。并将该方法与其它非线性问题求解方法如最小二乘法、加权最小二乘法等进行仿真对比,实验结果表明,在存在同步误差的情况下,本文提出的定位方法定位精度更高。
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