易振寧

（桂林電子科技大學 電子工程學院，廣西 桂林541000）

1 引言

隨著我國民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，機場流量呈指數(shù)式的增長，機場場面運營活動的安全性也受到了挑戰(zhàn)。目前，國際民航組織已經(jīng)將多點定位系統(tǒng)確定為未來監(jiān)視技術(shù)發(fā)展的主要方向，而我國也在大力推進機場區(qū)域多點定位系統(tǒng)的建設(shè)[1]。

本文主要分析了基于TDOA 定位技術(shù)的多點定位系統(tǒng)在場面監(jiān)視應(yīng)用中的布局方式對定位精度的影響，從而有助于在工程建設(shè)時選擇較為優(yōu)良的布局方式。

2 GDOP模型

GDOP是衡量一個多點定位系統(tǒng)接收站布局性能的指標，與目標和接收站的相對位置有關(guān)，可以表征多點定位系統(tǒng)的定位精度。GDOP 數(shù)值越大，多點定位系統(tǒng)的定位精度越差。

楊林在其《TDOA被動定位方法及精度分析》一文中已經(jīng)推導出TDOA 定位系統(tǒng)中三維目標的GDOP 模型為：

對式（1）進行分析可知，σij由TOA 測量誤差直接決定，包括時間與站址測量誤差標準差，即和相關(guān)系數(shù)ηi；m11，m22，m33分別表示在x，y，z 方向上待定位目標到所有接收站的距離的方差值，因此，GDOP 放大了待接收目標在x，y，z 三個方向上定位誤差，可用來表征MLAT 系統(tǒng)定位誤差與待定位目標及各接收站幾何布局之間的關(guān)系[2]。

3 二維場面GDOP模型仿真

MATLAB 仿真設(shè)定：為便于仿真，假定各站時間測量誤差均為4×10-9s、相關(guān)系數(shù)取0.3，各站站址測量誤差均為15m，中心站天線高度與接收副站等高，均為20m，待定位目標保持10km 高度飛行；待定位目標與各接收站保持視距通信；將中心站與三個接收副站分別按照八種主流布局進行二維平面排列，其中，仿真監(jiān)視面積為200km×200km。

圖1為監(jiān)視區(qū)域內(nèi)八種布站方式下MLAT 系統(tǒng)GDOP 仿真圖（圖中中心黑色五角形為中心站，三個圓形點為接收副站，GDOP 數(shù)值以等值線分布），表1為八種布站方式下GDOP值小于2 的區(qū)域覆蓋率。

對圖表進行分析，可以得出：從整體上分析，基線區(qū)域附近的目標比遠離基線方向的目標的GDOP 值要少，即定位精度更高。使用GDOP 小于2 的區(qū)域覆蓋率來表征布局性能時，區(qū)域覆蓋率越大表示布局性能越好。直線形布局導致覆蓋率只達到10%；而平行四邊形、矩形、梯形布局覆蓋率可達到30%以上；而倒三角形、菱形、正方形布局覆蓋率基本可達60%左右；其中星形布局的覆蓋率最大，可達到將近90%。因此，整體來說星形布局的定位精度更為優(yōu)異。

表1 各種布局下GDOP 小于2 的覆蓋率

圖1 八種布站方式下MLAT 系統(tǒng)的GDOP 仿真圖

4 結(jié)語

本文引入GDOP 模型對多點定位系統(tǒng)的定位精度進行量化分析，通過對各種主流布局進行仿真，研究各種布局對多點定位系統(tǒng)的定位精度的影響，得出星形布局是一種性能較為優(yōu)良的布局方式的結(jié)論，對多點定位系統(tǒng)工程建設(shè)具有較好的指導意義。