基于复杂电磁环境建模的无人机无源非视距定位算法研究
发布时间：2021-11-26 06:00
近年来,无人机技术发展迅速,若不合理管控,具有很大的潜在危害。例如,无人机可以侵入军事禁区进行空中侦察,也可以携带炸弹袭击特定设施。但当前缺乏合理的管控措施,特别是在城市低空和超低空环境中,电磁目标密集,同频程度高,无人机信号传播路径十分复杂。因此,一个能够在复杂电磁环境下识别入侵无人机并使其失灵的空中监视与反制系统是当今研究的热点。监视与反制的关键是精确定位无人机。在复杂城市的非视距（NLOS）环境中,严重的NLOS偏差使得常规的定位方法几乎失效,比如,基于接收信号强度（RSS）、到达时间差（TDOA）、到达时间（TOA）、到达角度（AOA）定位方法或联合定位方法。为了提高定位精度,控制NLOS偏差,这些方案需要布设大量的接收机并设置先验NLOS统计信息来处理误差项,这极大的增加了计算复杂度与硬件成本,在现实中难以实现。针对城市复杂电磁环境中NLOS定位面临的NLOS偏差大且不确定致使的定位精度严重降低问题。本文研究分析了多种NLOS定位算法,例如基于误差优化的TOA和TDOA定位算法等,定位出这些算法的缺陷,并通过重构TDOA定位算法,进一步与半定规划（SDP）技术结合,使TDOA...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２美国联邦航空局无人机交通管理空域分类??民用的业余和商业无人机大多数集中在低空和超低空空域，即在地平面上３０??
?第１章引言???的安全事件。出于航空安全考量，空域入侵事件事实上造成／成都双流机场进港??航班备降他处，以及出港航班的大面积延误。??４０３??３Ｓ０?Ｔ??ｐ视．?／??２００?／??＾?／??／??１００?／??ｓｏ??ｏ??２ｍ?４?２０１Ｓ?２０１６?２０１７?２０１Ｓ?２?繼９??年度??图１．３民航总局公布的无人机扰飞次数??美国联邦航空管理局（ＦＡＡ）的最新报告指出，在小型无人机监管领域，无人??机的应用方向与实时数量己经变得难以控制。当前，商业应用已将无人机集群所??含的链路、导航、控制、感知规避等能力提升到很高的等级。小型无人机由于易??制造、易获娶易改装、易使用，已经成为了监视、侦察、和武器投送的廉价平??台。因此，在当前超低空和低空中不设防的城市，以及大量的小型无人机进入城??市的超低空和低空空域，非常适合无人机进行恐怖袭击和军事袭击。消费级无人??机由于其灵活性，大小，可操作性以及实时的高质暈视频流能力，也已成为侵犯??隐私与危害公共安全的理想载体。无人机对监管安全的威胁主要包括如下儿种??类型：（１）传递违禁物品；（２）窃取监管信息；（３）预谋协助脱逃；（４）发动恐怖袭击。??面对无人机的新型安全威胁，低空安防的监测与反制措施已然成为迫切需求。??ｈ传统Ｈ标监视系统面向的开阔空域显著不同，在城市超低空和低空拥挤、??狭窄的空间内，面向小型无人机群的监视系统需要处理以下技术难题：??（１）城市三维空间内，电磁目标密集、同频程度高??３??
?第１章引言???ｒ．么??（ａ）?（ｂ）??■?１??（ｃ）?（ｄ）??图１．４城市密集同频电磁环境??如图１．４（ａ）和（ｂ）所示，在城市环境中，电磁目标高度集中。其中，辐射目标??包含：手机、基站、热点、无人机、路由器、监控设备、遥控器、对讲机、汽车、??共享单车、共享电瓶车等；故射０标包含：建筑、墙体、车辆、无人机、塔台、??乍站、Ａ架桥、树木、路面、电线杆等。电磁Ｈ标的密集非常高，单位面积内（比??如：１?ｋｍ?Ｘ?１?ｋｍ?）存在的电磁标可以达到上万个。??如图１．４（ｃ）和（ｄ）所示，除了电磁目标高度集中外，高度密集的电磁目标共同??占川相同频段，造成城市环境中电磁Ｈ标的同频程度高，电磁强度高，信号复杂。??比如，大量的手机、基站、热点、无人机、路由器、监控设备、遥控器、对讲机、??汽车、共享单车、共享电瓶车等共同占用３Ｇ、４Ｇ、工业、科学、医疗频段（即ＩＳＭ??４??
本文编号：3519540
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２美国联邦航空局无人机交通管理空域分类??民用的业余和商业无人机大多数集中在低空和超低空空域，即在地平面上３０??
?第１章引言???的安全事件。出于航空安全考量，空域入侵事件事实上造成／成都双流机场进港??航班备降他处，以及出港航班的大面积延误。??４０３??３Ｓ０?Ｔ??ｐ视．?／??２００?／??＾?／??／??１００?／??ｓｏ??ｏ??２ｍ?４?２０１Ｓ?２０１６?２０１７?２０１Ｓ?２?繼９??年度??图１．３民航总局公布的无人机扰飞次数??美国联邦航空管理局（ＦＡＡ）的最新报告指出，在小型无人机监管领域，无人??机的应用方向与实时数量己经变得难以控制。当前，商业应用已将无人机集群所??含的链路、导航、控制、感知规避等能力提升到很高的等级。小型无人机由于易??制造、易获娶易改装、易使用，已经成为了监视、侦察、和武器投送的廉价平??台。因此，在当前超低空和低空中不设防的城市，以及大量的小型无人机进入城??市的超低空和低空空域，非常适合无人机进行恐怖袭击和军事袭击。消费级无人??机由于其灵活性，大小，可操作性以及实时的高质暈视频流能力，也已成为侵犯??隐私与危害公共安全的理想载体。无人机对监管安全的威胁主要包括如下儿种??类型：（１）传递违禁物品；（２）窃取监管信息；（３）预谋协助脱逃；（４）发动恐怖袭击。??面对无人机的新型安全威胁，低空安防的监测与反制措施已然成为迫切需求。??ｈ传统Ｈ标监视系统面向的开阔空域显著不同，在城市超低空和低空拥挤、??狭窄的空间内，面向小型无人机群的监视系统需要处理以下技术难题：??（１）城市三维空间内，电磁目标密集、同频程度高??３??
?第１章引言???ｒ．么??（ａ）?（ｂ）??■?１??（ｃ）?（ｄ）??图１．４城市密集同频电磁环境??如图１．４（ａ）和（ｂ）所示，在城市环境中，电磁目标高度集中。其中，辐射目标??包含：手机、基站、热点、无人机、路由器、监控设备、遥控器、对讲机、汽车、??共享单车、共享电瓶车等；故射０标包含：建筑、墙体、车辆、无人机、塔台、??乍站、Ａ架桥、树木、路面、电线杆等。电磁Ｈ标的密集非常高，单位面积内（比??如：１?ｋｍ?Ｘ?１?ｋｍ?）存在的电磁标可以达到上万个。??如图１．４（ｃ）和（ｄ）所示，除了电磁目标高度集中外，高度密集的电磁目标共同??占川相同频段，造成城市环境中电磁Ｈ标的同频程度高，电磁强度高，信号复杂。??比如，大量的手机、基站、热点、无人机、路由器、监控设备、遥控器、对讲机、??汽车、共享单车、共享电瓶车等共同占用３Ｇ、４Ｇ、工业、科学、医疗频段（即ＩＳＭ??４??
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