Matlab的TDOA 载人飞船着陆无源时差定位技术研究(2)
中国航天事业迅猛发展，而载人航天中可能存在的安全问题日益突出，不容忽视。对于载人航天来说，航天员及飞行器最后返回地球时的安全着陆，才能宣告整个过程的成功。而返回舱在整个返回地球的过程中，主要需经过制动离轨、自由降落、再入大气层和着陆等四个阶段。为了使返回舱能安全着陆于预定地点，并且以防由于机械故障或者由于航天员的疾病等意外的发生，对再入飞行器的实时位置定位就显得非常必要。
基于此，本文探讨了载人飞船着陆无源时差定位技术的相关研究。利用基于TDOA的多站无源定位方法，通过测量多架测控飞机或地面测控站接收到载人飞船发射信号的到达时间差来进行定位，从而解算出载人飞船的位置。该过程实际上是对一组非线性方程的求解，可利用欧拉或龙哥库塔法等积分求出目标位置。但是仅仅基于几何方法进行定位其误差较大，为了减小误差，提高定位精度，利用了扩展卡尔曼滤波技术，完成基于Matlab的再入飞行器跟踪算法。并在Matlab开发环境下进行简单仿真，以分析测控飞机的高度和测控飞机间距等因素对定位精度的影响，进而寻求得到最佳的布站形式。
2 无源定位
在军用以及实际生活中对目标的准确定位、实时跟踪，都及其常见，小至路线查询，大到国家安全，目标定位在很多场合都有着非常重要的作用。传统的定位技术往往是利用主动工作方式的雷达技术，例如使用雷达、激光、声纳等有源定位设备，它们大多数都可全天候进行工作，且对目标的定位精度高，这一类定位技术即为有源定位[1]。但是，有源定位系统的使用，往往是依靠发射信号来实现的，为了信息的完整传送，定位结果的准确，这一类的信号发射往往都需有较大的功率。随着军用电子技术的飞速发展，反辐射导弹、隐身技术、综合电子干扰的不断应用，这样的工作方式就很容易使自己的位置暴露，导致敌方电子干扰或辐射导弹的打击。
而与之相对应的定位方法——无源定位，定位终端不需发射信号而仅靠接收目标上的无意辐射和有意辐射信号就能定位。测量雷达等发射机接收来自于需要定位目标的相关电磁波参数，如方向、角度等，通过相应的算法最终确定目标辐射源的位置信息和航迹。这样的定位方式并不需要主动发射信号，而是采用被动方式接收，这就决定了无源定位技术在获取目标的位置时，并不牵涉到因为发送大功率信号所可能引起的位置暴露等危险，隐蔽性好，作战情况下工作能力和生存能力强。随着测量技术、信号截获和处理等技术的发展，关于无源定位技术的研究也越来越受到了人们的重视，在客观与主观上都得到了进一步的推动。
2.1 无源定位技术的发展现状
电子对抗活动基本上起步于20世纪40年代。人们基本上用简单的测向设备，如无线电测向仪等，对需要定位的目标进行测量，然后对用测向设备所得的信息利用人工作图的方式进行处理，纯几何方式地确定该目标的位置。随着科技的进一步发展，电子设备内可存储空间进一步提高，可视化界面进一步优良，使得利用电子设备自主处理测量信息，并在相应地图上标绘侦察结果，确定目标位置成为可能。无源定位技术也逐渐发展成为一项专门的技术，受到人们的重视。
作为定位技术，其目标就是在尽可能更快的情况下有更高的定位精度，为此专用的机载式观测站和地面固定的观测站也随之应运而生，以更快更准确地提供相应所需数据。在对算法的不断优化，硬件配置等的不断提高后，对目标的定位精度成几何式提高。最近一段时间以来，对于无源时差定位技术的相关研究除了永恒不变的关注点更短时间更小误差地对目标准确定位以外，人们目光开始更多地关注于对多目标的同时定位。无源定位技术正逐渐走向成熟，除过理论上的研究越发透彻以外，整个无源定位技术与相关的硬件设备也在实际应用中发挥重要的作用[2]。
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