城市环境下无人机TDOA定位中到达时间差误差分析开题报告

全文总字数：4416字

1. 研究目的与意义（文献综述）

无人机由于其成本低,机动性能好,生存能力强,无人员伤亡风险等优点,广泛应用于军用、民用等方面。然而，无人机行业与市场面临着监管的难题,城市环境下，空中愈来愈多的无人机,引发了人们对无人机使用安全事故和社会治安等风险问题的担忧,也引起了国家监管层与社会各界的极大关注。截至目前,国内已经多次出现无人机干扰民航起降,以及在重大活动中未经审批私自遥控飞行等行为。加强对无人机的管控已成为城市公共安全方面一项重要任务^[1]。

实现对无人机实时管控的前提是对无人机的精准定位，由于无人机与地面控制站之间具有无线通讯和控制链路，因此可使用电磁信号监测设备，通过处理无人机自身发出的电磁波信号到达不同监测设备的时间差实现对无人机的定位，这种定位方法称之为时差定位(tdoa)^[2]。与其他无源定位技术相比，从理论层面来看，tdoa的定位方法简单，精度高；从实际应用来看，tdoa对定位系统硬件设备要求低，易于组网，机动灵活；从发展前景来看，tdoa定位技术在日常生产生活和军事中所发挥的巨大作用日臻明显，因而引起广泛关注^[3]。

测时差定位的方法始于“罗兰”导航系统，1940年alfredo提出建立双曲线导航系统，利用舰船上的设备,测量多个已知方位的辐射源发射的电波到达时间差来确定舰船所在位置^[4]。在城市环境中，由于障碍物的存在，电磁波无法直达接收端，而是通过折射和衍射到达，这种非视距传播(nlos)会产生时延，是导致无线通信定位误差的主要因素之一。各种tdoa测量值的估计算法虽然能克服噪声和干扰的影响，但无法消除信号在传播和检测过程中引入的附加时延^[5]。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容

本文第一章主要介绍tdoa定位技术，包括tdoa定位技术的原理和定位误差，同时也介绍了目前的测量值估计算法和定位算法；第二章重点分析信道环境对信号传播的影响和tdoa测量值主要误差来源，根据nlos传播模型中的统计思想在平面上基于信号nlos传播附加时延服从指数分布的特性建立误差统计模型，对统计模型进行模拟实验验证；第三章针对特定的城市环境，模拟出相应的参数，利用统计分析方法对tdoa定位误差的分布规律进行定性和定量的研究；第四章尝试不同的拟合曲线测试仿真结果。

预期的目标

3. 研究计划与安排

2020.01.07-2020.03.05查阅文献并讨论

2020.03.05-2020.03.20完成开题报告和外文翻译

2020.03.20-2020.05.15毕业设计主要工作

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 林娜,李天啸.基于双向a*算法的城市无人机航路规划[j].沈阳航空航天大学学报, 2016,33(04): 55-60.

[2] 吕文.基于信号识别和tdoa定位的无人机监测方法研究[j].中国无线电,2016(06): 71-73.

[3] 王旭赢,章桂永,陈玲.多径环境下平面时差定位精度分析[j].海军工程大学学报, 2011,23(05): 103-107.