朱 丹 徐威遠(yuǎn) 陳文娟 劉 江 潘時(shí)龍

(南京航空航天大學(xué)雷達(dá)成像與微波光子技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南京 211106)

1 引言

對(duì)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位因其在雷達(dá)、電子戰(zhàn)和無線通信等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，一直以來是研究的熱點(diǎn)。使用TOA(Time of Arrival，到達(dá)時(shí)間)定位方法[1]的典型分布式定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為：在探測(cè)區(qū)域內(nèi)廣泛分布多個(gè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，發(fā)射機(jī)發(fā)射的正交信號(hào)經(jīng)目標(biāo)反射后，由接收機(jī)接收，將不同接收節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)綜合處理，利用信號(hào)的延時(shí)來計(jì)算目標(biāo)位置。另一方面，隨著電磁頻譜環(huán)境的復(fù)雜化，對(duì)分布式定位系統(tǒng)的可重構(gòu)性提出了要求。分布式目標(biāo)定位系統(tǒng)具有陣元節(jié)點(diǎn)多、空間分布范圍廣，且各發(fā)射節(jié)點(diǎn)發(fā)射不同的正交波形的特點(diǎn)，其可重構(gòu)特性的實(shí)現(xiàn)要求系統(tǒng)架構(gòu)、發(fā)射波形組以及信號(hào)融合處理均能夠適應(yīng)系統(tǒng)的靈活重構(gòu)。

當(dāng)前分布式目標(biāo)定位系統(tǒng)主要基于電子技術(shù)構(gòu)建，各節(jié)點(diǎn)通過電纜或者無線連接，存在傳輸損耗大，工作帶寬受限并易受電磁干擾的問題，從而限制了定位精度以及可重構(gòu)性。由于難以實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)的長距離傳輸，需要對(duì)接收到的信號(hào)在各接收單元處進(jìn)行處理，對(duì)各節(jié)點(diǎn)之間高精度的時(shí)間同步提出了要求，極大增加了各節(jié)點(diǎn)以及整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度。

面對(duì)上述挑戰(zhàn)，微波光子技術(shù)為未來分布式可重構(gòu)多目標(biāo)定位系統(tǒng)的發(fā)展提供了可能的解決方案。該技術(shù)在大帶寬復(fù)雜波形的產(chǎn)生，寬帶、低損耗的信號(hào)長距離傳輸上具有很大的優(yōu)勢(shì)，且具有頻率響應(yīng)平坦和多路并行工作的能力。目前在基于光子技術(shù)實(shí)現(xiàn)單個(gè)目標(biāo)或信號(hào)源的測(cè)距和定位工作方面已有進(jìn)展。以色列的Grodensky D等人[2]利用光載射頻傳輸實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)端化天線前端，并結(jié)合摻鉺光纖放大器的自發(fā)輻射和受激布里淵散射構(gòu)建了測(cè)距系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了10 cm的距離分辨率。中科院半導(dǎo)體所提出了功率譜可調(diào)的單發(fā)單收的超寬帶噪聲雷達(dá)，系統(tǒng)距離分辨率為厘米級(jí)[3]。西班牙的Llorente R等人[4]構(gòu)建了光時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)信號(hào)源的定位，通過光纖連接空間中廣泛分布的傳感節(jié)點(diǎn)，并嚴(yán)格控制光纖長度實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用來區(qū)分不同節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)信號(hào)源的3維定位，定位誤差為48.5 cm。南京航空航天大學(xué)雷達(dá)成像與微波光子學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究了基于光時(shí)分復(fù)用技術(shù)的多節(jié)點(diǎn)超寬帶定位系統(tǒng)架構(gòu)，用于對(duì)單個(gè)靜止物體的定位[5]，定位精度為3.9 cm；文獻(xiàn)[6]提出并研究了結(jié)合時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用技術(shù)的分布式定位系統(tǒng)，對(duì)信號(hào)源進(jìn)行定位，實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)WiFi信號(hào)源的定位，定位精度為16.21 cm。

上述方案通過時(shí)分復(fù)用技術(shù)來實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)架構(gòu)，各節(jié)點(diǎn)之間的光纖長度必須嚴(yán)格控制，不利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可重構(gòu)，限制了實(shí)際應(yīng)用[3–5]。針對(duì)這一問題，太原理工大學(xué)提出了基于光開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的多節(jié)點(diǎn)測(cè)距系統(tǒng)[7]，基于光反饋半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生混沌信號(hào)，通過光開關(guān)選擇發(fā)送到不同的遠(yuǎn)端天線單元對(duì)不同的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距，實(shí)現(xiàn)距離分辨率8 cm。日本的Kanno A等人[8]基于光子變頻實(shí)現(xiàn)高頻大帶寬的線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生，結(jié)合波分復(fù)用技術(shù)構(gòu)建分布式機(jī)場(chǎng)異物監(jiān)測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)。南京航空航天大學(xué)雷達(dá)成像與微波光子學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在這方面也開展了研究：提出并論證了基于波分復(fù)用技術(shù)的分布式超寬帶雷達(dá)定位系統(tǒng)[9]，構(gòu)建可實(shí)現(xiàn)波長重用功能的超寬帶信號(hào)光子收發(fā)單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)靜止目標(biāo)的最大誤差為1 cm的定位；提出和論證了基于波分復(fù)用技術(shù)的分布式多發(fā)多收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單目標(biāo)的定位[10]，最大定位誤差為6.49 cm。綜合上述研究現(xiàn)狀，目前的研究當(dāng)中所提出的分布式系統(tǒng)架構(gòu)，針對(duì)的是單個(gè)信號(hào)源或者單個(gè)目標(biāo)的定位，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)目標(biāo)的同時(shí)定位。

本文研究了光波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的分布式多目標(biāo)定位系統(tǒng)[11]，引入混沌光電振蕩器實(shí)現(xiàn)寬帶正交波形產(chǎn)生，引入基于光波分復(fù)用技術(shù)網(wǎng)絡(luò)將分布式發(fā)射和接收單元的寬帶信號(hào)傳輸回中心站進(jìn)行信號(hào)處理，基于TOA定位方法實(shí)現(xiàn)對(duì)多目標(biāo)的精確定位。多個(gè)光載波在中心站產(chǎn)生，中心站的資源可支撐復(fù)雜的高精度目標(biāo)定位算法，遠(yuǎn)端發(fā)射和接收單元結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化。構(gòu)建了兩個(gè)接收機(jī)、兩個(gè)發(fā)射機(jī)的實(shí)驗(yàn)定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩個(gè)目標(biāo)的最大誤差為7.09 cm的2維定位，并對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)的可重構(gòu)性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2 基于光波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的分布式多目標(biāo)定位系統(tǒng)架構(gòu)

圖1給出了本文所研究的基于光波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的分布式多目標(biāo)定位系統(tǒng)架構(gòu)，主要由中心站和若干分布在探測(cè)區(qū)域的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成[11]。該系統(tǒng)利用了光波分復(fù)用技術(shù)將所有接收機(jī)接收到的信號(hào)和所有發(fā)射機(jī)傳出的參考信號(hào)一起傳輸?shù)街行恼具M(jìn)行信號(hào)處理。多個(gè)不同波長的光載波在中心站產(chǎn)生，每個(gè)光載波對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)射機(jī)或接收機(jī)。通過光波分復(fù)用器將多個(gè)光載波進(jìn)行復(fù)用，通過光環(huán)形器1以及光纖傳輸?shù)教綔y(cè)區(qū)域。在探測(cè)區(qū)域，復(fù)用的多個(gè)光載波經(jīng)過光環(huán)形器2輸入到光分插復(fù)用器(Optical Add-Drop Multiplexer, OADM)。光分插復(fù)用器在不同光波長處有配對(duì)的下載(Drop)口和上載(Add)口：通過Drop口將對(duì)應(yīng)的光載波和其他波長分離，并注入到相應(yīng)發(fā)射機(jī)或者接收機(jī)的光輸入口；攜帶不同發(fā)射機(jī)及接收機(jī)原始數(shù)據(jù)信息的光信號(hào)通過對(duì)應(yīng)的Add口合并入光分插復(fù)用器，再經(jīng)過光環(huán)形器2和光纖傳回中心站，進(jìn)入信號(hào)處理模塊，經(jīng)過光波分解復(fù)用器分離后，分別注入到對(duì)應(yīng)的光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行后續(xù)處理。由于每個(gè)光波長對(duì)應(yīng)于一個(gè)發(fā)射機(jī)或接收機(jī)，因此基于波分復(fù)用技術(shù)即能對(duì)來自不同遠(yuǎn)端發(fā)射和接收單元的信號(hào)進(jìn)行區(qū)分。該系統(tǒng)中不同發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)具有正交特性，因此通過使用來自對(duì)應(yīng)發(fā)射機(jī)的參考信號(hào)，即可獲得不同發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的TOA，在此基礎(chǔ)上用適當(dāng)?shù)亩ㄎ凰惴ǐ@得目標(biāo)的位置。

圖1 基于光波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的分布式多目標(biāo)定位系統(tǒng)Fig.1 Distributed multi-target localization system based on optical WDM network

該系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)基于混沌光電振蕩器產(chǎn)生混沌信號(hào)[10–12]，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。來自中心站的光載波注入到馬赫曾德爾調(diào)制器，該調(diào)制器的光輸出順次連接一定長度的光纖，光分束器，光電探測(cè)器，電帶通濾波器、電放大器，以及電功分器，組成振蕩環(huán)路。其中光功分器用于將從電光調(diào)制器輸出的光信號(hào)分成兩路，一路構(gòu)成振蕩環(huán)路，另一路用作參考光信號(hào)，傳輸?shù)街行恼?。電功分器的一路輸出直接反饋回電光調(diào)制器的射頻端口構(gòu)建環(huán)路，另一路作為電輸出，輸出產(chǎn)生的混沌信號(hào)到發(fā)射天線。

信號(hào)波形的正交特性主要包括2個(gè)方面：一是各發(fā)射信號(hào)自相關(guān)函數(shù)近似為沖擊函數(shù)，二是不同發(fā)射信號(hào)之間互相關(guān)函數(shù)近似為0。由于混沌信號(hào)擁有類隨機(jī)特性，且對(duì)初始值敏感，因此用以構(gòu)建不同發(fā)射機(jī)的器件的細(xì)微差別即可帶來不同的初始值，從而保證不同發(fā)射機(jī)發(fā)射的混沌信號(hào)的良好正交特性，為系統(tǒng)的高精度定位奠定了基礎(chǔ)，并且保證系統(tǒng)可重構(gòu)性的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，基于光電振蕩器產(chǎn)生的混沌信號(hào)帶寬較大，保證了延時(shí)估計(jì)及定位系統(tǒng)的精度。

該系統(tǒng)的接收機(jī)如圖3所示，主要由電放大器和馬赫曾德爾調(diào)制器構(gòu)成。由于本文所研究的基于波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的多目標(biāo)定位系統(tǒng)，信號(hào)處理均在中心站處實(shí)現(xiàn)，因此接收機(jī)處僅實(shí)現(xiàn)電光調(diào)制，結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。來自中心站的光載波注入到電光調(diào)制器的光輸入口，接收天線接收到目標(biāo)的散射信號(hào)后，經(jīng)過低噪聲放大器后注入到電光調(diào)制器的射頻口，從而將接收天線收到的信號(hào)調(diào)制到對(duì)應(yīng)光載波上，傳回中心站進(jìn)行處理。

圖2 發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The structure of the transmitter

圖3 接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 The structure of the receiver

3 TOA定位原理

本文所研究的基于光波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的分布式多目標(biāo)定位系統(tǒng)使用TOA定位方法進(jìn)行多目標(biāo)的定位。TOA定位方法典型的定位過程為：呈現(xiàn)分布式的多個(gè)發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的位置坐標(biāo)已知；不同發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過目標(biāo)反射，由各接收機(jī)接收；基于時(shí)延估計(jì)算法獲得信號(hào)從發(fā)射機(jī)到目標(biāo)，再到接收機(jī)的傳播時(shí)間，從而得到目標(biāo)與相應(yīng)發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的距離之和，建立方程組。進(jìn)行3維定位時(shí)，基于多組發(fā)射機(jī)和接收機(jī)構(gòu)建的方程組表現(xiàn)為多個(gè)橢球，而進(jìn)行2維定位時(shí)，則表現(xiàn)為多個(gè)橢圓。通過求解該方程組即可得到多目標(biāo)的估計(jì)位置。

本方案中使用廣義相關(guān)時(shí)延估計(jì)算法來實(shí)現(xiàn)時(shí)延估計(jì)，并以此計(jì)算傳播距離進(jìn)而確定方程組；使用泰勒級(jí)數(shù)展開法作為定位算法來求解定位方程組。對(duì)多個(gè)目標(biāo)定位時(shí)，方程組將出現(xiàn)虛解，通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的方式進(jìn)行排除。本方案中實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)定位的整個(gè)解算流程如圖4所示。

圖4 定位解算流程Fig.4 The localization solution process

以2維情況為例，對(duì)于具有K個(gè)發(fā)射機(jī)和L個(gè)接收機(jī)的定位系統(tǒng)，發(fā)射機(jī)的位置為(xTi,yTi),i=1,2, ··K，接收機(jī)的位置為(xRj,yRj),j=1, 2, ··L，待進(jìn)行定位的目標(biāo)位置為(xh,yh)，則目標(biāo)h和發(fā)射機(jī)i的距離為

圖5 基于兩發(fā)兩收系統(tǒng)的TOA定位示意圖Fig.5 Schematic diagram of TOA localization with the system composed of two transmitters and two receivers

目標(biāo)h和接收機(jī)j之間的距離為

從發(fā)射機(jī)i經(jīng)目標(biāo)h反射，再到接收機(jī)j的距離之和為

其中，tijh為從發(fā)射機(jī)i發(fā)射的信號(hào)，經(jīng)目標(biāo)h反射，再到接收機(jī)j的到達(dá)時(shí)間。式(3)描述的是以發(fā)射機(jī)i(xTi,yTi)和接收機(jī)j(xRj,yRj)為焦點(diǎn)的橢圓。基于K個(gè)發(fā)射機(jī)和L個(gè)接收機(jī)對(duì)P個(gè)目標(biāo)進(jìn)行定位，將產(chǎn)生由K·L·P個(gè)橢圓方程，通過求解方程組即可得到目標(biāo)的位置。由于相同接收機(jī)及發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)不同目標(biāo)的延時(shí)在建立方程組時(shí)可能存在匹配模糊，通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，進(jìn)行多次解算可以去除虛解，實(shí)現(xiàn)解模糊。

基于兩發(fā)兩收的系統(tǒng)對(duì)兩個(gè)目標(biāo)進(jìn)行2維定位時(shí)，其模型如圖5所示，可以得到8個(gè)橢圓，被定位的目標(biāo)即位于橢圓的交點(diǎn)處。對(duì)方程組進(jìn)行求解，并通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)去除虛解之后，所得到的解即為目標(biāo)的位置。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

基于圖1所示的原理圖，實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了兩發(fā)兩收的定位系統(tǒng)，對(duì)兩個(gè)金屬目標(biāo)進(jìn)行2維定位。使用1臺(tái)4通道激光器(Agilent N7714A)產(chǎn)生4個(gè)波長為1551.7 nm, 1548.5 nm, 1550.1 nm, 1553.3 nm的光載波，分別分配給發(fā)射機(jī)1和發(fā)射機(jī)2，接收機(jī)1和接收機(jī)2。所使用的光波分復(fù)用器(Wavelength Di-vision Multiplexing, WDM)通道間隔為100 GHz。所使用的光分插復(fù)用器通道間隔為100 GHz。在中心站，通過光解波分復(fù)用器分離的4路光信號(hào)，分別使用4個(gè)帶寬為20 GHz的光電探測(cè)器實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。使用實(shí)時(shí)示波器(Keysight Infiniium DSOX93304，采樣率80 Gsa/s)同時(shí)采集對(duì)應(yīng)發(fā)射機(jī)1和發(fā)射機(jī)2，以及接收機(jī)1和接收機(jī)2的4路電信號(hào)，進(jìn)行后續(xù)定位計(jì)算。

實(shí)驗(yàn)中的發(fā)射機(jī)基于圖2構(gòu)建，其馬赫曾德爾調(diào)制器的工作帶寬為10 GHz，帶通電濾波器的通帶為3.1～10.6 GHz，單模光纖長度為1 km，微波放大器的工作帶寬為2.0～26.5 GHz，增益為30 dB。接收機(jī)基于圖3進(jìn)行構(gòu)建，馬赫曾德爾調(diào)制器的工作帶寬為10 GHz，低噪聲放大器帶寬為40 GHz，增益為30 dB。

所產(chǎn)生的混沌信號(hào)的波形及頻譜分別如圖6(a)和圖6(b)所示，其帶寬為3.1～10.6 GHz。所產(chǎn)生混沌信號(hào)的自相關(guān)結(jié)果如圖7(a)所示，可以看出相關(guān)函數(shù)近似為沖擊函數(shù)。混沌信號(hào)的帶寬將影響自相關(guān)結(jié)果主瓣的時(shí)域半高全寬，從而影響距離分辨率。大的帶寬能夠保證窄的自相關(guān)主瓣，從而保證高的距離分辨率。從圖7(a)中的主瓣放大圖看出，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的混沌信號(hào)自相關(guān)結(jié)果的主瓣的時(shí)域半高全寬約為0.04 ns，將該值與光速相乘，可得所產(chǎn)生混沌信號(hào)的距離分辨率約為1.2 cm。不同混沌光電振蕩器所產(chǎn)生混沌信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)如圖7(b)所示，可以看出不同發(fā)射信號(hào)之間的互相關(guān)函數(shù)近似為0。從圖7可以看出，本實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生的混沌信號(hào)具有較好的正交特性。

圖6 混沌信號(hào)Fig.6 The generated chaotic signal

圖7 混沌信號(hào)的相關(guān)結(jié)果Fig.7 The results of the generated chaotic signal

接收機(jī)所接收的信號(hào)經(jīng)過電光調(diào)制，傳送回中心站，通過光電轉(zhuǎn)換后得到的電信號(hào)的波形和頻譜分別如圖8(a)和圖8(b)所示。由于不同發(fā)射機(jī)發(fā)射的混沌信號(hào)是正交的， 因此將不同發(fā)射機(jī)的參考信號(hào)和相應(yīng)接收機(jī)的接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)后即可獲得相應(yīng)的時(shí)延?；趯?shí)驗(yàn)獲得的發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)數(shù)據(jù)直接進(jìn)行時(shí)延估計(jì)所得到的TOA估計(jì)值還包括了所構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所帶來的時(shí)延。為了獲取準(zhǔn)確的時(shí)延值，通過系統(tǒng)校準(zhǔn)來消除系統(tǒng)本身所帶來的時(shí)延：對(duì)位置已知的待測(cè)物體進(jìn)行定位，將通過算法獲得的TOA值減去已知的真實(shí)值，即為系統(tǒng)引入的固有時(shí)延。通過多次多點(diǎn)的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)時(shí)延的有效校準(zhǔn)。

圖8 接收信號(hào)Fig.8 The received signal

為了研究所構(gòu)建的基于光波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的分布式多目標(biāo)定位系統(tǒng)的定位精度，實(shí)驗(yàn)中將2個(gè)待測(cè)的金屬物體作為目標(biāo)進(jìn)行定位，2個(gè)目標(biāo)的真實(shí)坐標(biāo)位置為(0 cm, 95 cm)和(40 cm, 95 cm)。各發(fā)射及接收機(jī)的位置設(shè)置如圖9所示，分別為：發(fā)射機(jī)1 (–60 cm, 0 cm)，發(fā)射機(jī)2 (60 cm, 0 cm)，接收機(jī)1 (–30 cm, –40 cm)，接收機(jī)2 (30 cm, –40 cm)。實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行5次獨(dú)立的測(cè)量，取5次TOA測(cè)量值的平均值，按圖4所示的TOA定位解算流程進(jìn)行定位。所得到的目標(biāo)坐標(biāo)分別為(–6.83 cm, 93.10 cm)和(41.21 cm, 93.55 cm)，與目標(biāo)真實(shí)位置相對(duì)比，定位誤差分別為7.09 cm和2.26 cm。

進(jìn)一步地，對(duì)基于光波分復(fù)用的分布式多目標(biāo)定位系統(tǒng)的可重構(gòu)性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。各發(fā)射及接收機(jī)的位置重新進(jìn)行設(shè)置，如圖10所示：發(fā)射機(jī)1 (–30 cm, 0 cm)，發(fā)射機(jī)2 (30 cm, 0 cm)，而接收機(jī)1和接收機(jī)2的位置保持不變。待定位目標(biāo)仍然保持在原位置不變。對(duì)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)重新進(jìn)行校準(zhǔn)后，再次基于上述流程進(jìn)行目標(biāo)定位。只需在泰勒級(jí)數(shù)展開算法中相應(yīng)更改發(fā)射機(jī)的位置參數(shù)，即可算出新的定位結(jié)果。實(shí)驗(yàn)所得到的定位結(jié)果為目標(biāo)1(1.04 cm, 94.05 cm)和目標(biāo)2 (33.41 cm, 96.81 cm)，誤差分別為1.41 cm和6.66 cm?？梢钥闯?，改變發(fā)射機(jī)或者接收機(jī)的位置后，只需對(duì)應(yīng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，系統(tǒng)即可正常工作，驗(yàn)證了該定位系統(tǒng)的靈活性。

圖9 對(duì)2個(gè)目標(biāo)的定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.9 Experimental results of two targets localization

圖10 改變發(fā)射機(jī)位置對(duì)兩個(gè)目標(biāo)的定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.10 Experimental results of two targets localization when changing the transmitter positions

5 總結(jié)

本文研究了基于光波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的分布式多目標(biāo)定位系統(tǒng)，通過引入基于光波分復(fù)用技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，結(jié)合基于光電振蕩器的寬帶正交混沌波形產(chǎn)生，將分布式發(fā)射和接收單元的寬帶信號(hào)傳輸回中心站進(jìn)行信號(hào)處理，基于TOA定位方法實(shí)現(xiàn)對(duì)多目標(biāo)的精確定位。多個(gè)光載波在中心站產(chǎn)生，中心站的資源可支撐復(fù)雜的高精度目標(biāo)定位算法，遠(yuǎn)端發(fā)射和接收單元結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化。進(jìn)行了原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建了兩發(fā)兩收的實(shí)驗(yàn)定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)2個(gè)目標(biāo)的最大誤差為7.09 cm的2維定位，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)架構(gòu)的可重構(gòu)性。相關(guān)技術(shù)可應(yīng)用于未來雷達(dá)、電子戰(zhàn)和無線通信中的多目標(biāo)定位。