单星多普勒变化率无源定位精度分析

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1、第26卷第4期航天电子对抗0引言单星多普勒变化率无源定位精度分析*曹东渡，张敏，姜文利(国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：单颗卫星无源定位侦察平台具有成本低、系统简单、研发周期短等特点，是各国军事技术发展的重点和热点。围绕基于多普勒变化率的单星无源定位新技术，研究了该技术条件下定位精度与多普勒变化率测量精度、载波频率测量精度、高程假设误差、卫星定轨精度等因素的关系，并通过计算机仿真给出结论。关键词：单星；无源定位；精度分析中图分类号：TN971文献标识码：AAccuracyanalysisfor

2、passivelocalizationofasinglesatellitebasedonDopplerrate-of-changeCaoDongbo，ZhangMin，JiangWenli(SchoolofElectronicScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，Hunan，China)Abstract：Thepassivelocatingplatformbyasinglesatellitehasthechar

3、actersoflowcost，simplestructureandshortdevelopingspan，andithasattractedmanyresearchers’attentionallovertheworld．FocusingonthenewtechnologyofpassivelocationbyasinglesatellitebasedonDopplerrate-of-change，therelationshipbe—tweenthepositioningprecisionandthemeasureme

4、ntprecisionofDopplerrate-of-change，carrierwavefrequen·cy，heightassumptionerror，orbitmeasurementofsatelliteisanalyzed，andthenthecomputersimulatingresultsaregiven．Keywords：singlesatellite；passivelocalization；accuracyanalysis单星无源定位作为一种空间电子侦察技术手段，具有成本低、系统简单、研发周期短等优点。

5、但现有的单星测角定位系统，～般利用基线干涉仪获取目标方位信息，对卫星的载荷、侧向通道的相位一致性以及星载平台的姿态控制和测量精度要求较高，定位精度不高。利用多普勒频率变化率作为测量量进行无源定位，是一种快速、高精度的单站无源定位新技术。它仅利用卫星在不同位置对同一个辐射源测量得到的多普勒变化率实现定位，对卫星姿态测控和通道特性无特殊要求，是一种低成本、低载荷、低功率需求的单星无*基金项目：国家自然科学基金(60702010){航空科学基金(20070888005)。收稿日期：2010—03—30；2010—05—10修回

6、。作者简介：曹东波(1981一)，男，硕士研究生，主要研究方向为无源定位技术。源侦察定位系统，易于工程实现。研究表明，利用测量多普勒变化率实现无源定位的定位精度取决于多普勒变化率测量精度、载波频率测量精度、高程假设误差、卫星星历误差等因素。本文在简要介绍基于多普勒变化率的单星无源定位原理的基础之上，推导了参数测量精度与定位精度之间的关系，仿真分析了不同测量精度条件下定位误差的分布情况。1定位原理地面辐射源在工作过程中，必然有信号辐射到太空，高速运动的低轨电子侦察卫星从其所在区域上空通过时，该卫星上的天线接收机即可接收到地

7、面辐射源的信号。考虑到卫星与辐射源之间存在相对运动，在卫星上接收到的信号将受到多普勒效应的影响，通过数字信号处理和数据处理即可获得信号多普勒变化率信息。由于不同时刻多普勒变化率与目标位置具有对应关系，结合辐射源位于地球表面这一先验信息的2航天电子对抗2010(4)约束，即可多次测量解算出辐射源的位置。假设如图1所示，在地心直角坐标系中，设卫星位置ro=[z。，Y。，‰]T，卫星速度为％=[‰，％，％]T，卫星加速度为口o=[口。，口。，口。]。r。地面固定辐射源的坐标为r丁=k，Y，z]T，辐射源速度为'，T=0，辐射源

8、加速度为口丁=0，载波频率为^，载波波长为A。图1单星单通道定位模型示意图在不考虑相对论效应下，卫星接收机接收到的信号中包含了相对径向速度调制的多普勒频率分量，即：厶=fo(1一r／c)(1)式中，f为电磁波在介质中的传播速度，≯为目标与卫星的径向速度。乒=rTv／r(2)式中，，=ro—r丁为目标与卫星的相对运动位