无人机被动定位系统技术研究文献综述

1. 选题背景和意义：

目前，广泛使用的定位技术和方法主要有卫星定位、手机蜂窝网定位及Wi‐Fi定位。它们的共同特点是利用已存在的无线网实现定位 ，各系统中的卫星、手机基站、Wi‐Fi无线路由器在定位中充当着锚节点（anchor）的角色，提供位置计算的已知点坐标 ，待测节点（又称“tag 节点”）处于多个anchor所确定的二维平面或三维空间中，从而定位待测节点坐标，且定位精度在米级以上。但对于无人机的专用定位系统，无法直接接入到上述端口中，甚至有时候要求更高的精度要求如厘米级，解决此类定位问题的唯一方案是搭建低成本、易维护、高精度的专用无线定位系统。

对于基于卫星、手机及Wi‐Fi网络的定位问题已有大量研究，但对于专用定位系统的研究成果很少。专用无线定位系统的数学原理和卫星定位系统类似，其关键技术是满足相应要求的无线收发平台和定位求解算法。

由于时代进步，越来越多人开始研究，使用私人无人机。在城市环境下,由于缺乏统一的行业标准和规范,少数商用无人机处于“黑飞”状态,从而可能引发一系列安全事件。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，要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(例如通讯信号)到达不同监测设备的时间，角度，强度等进行定位，常用的参数为信号到达时间 (Time of Arrival ,TOA)、信号到达角度(Angle of arrival ,AOA)、信号到达时间差(Time Difference of Arrival ,TDOA)和接收信号强度(Received Signal Strength ,RSS)等。

文献综述（或调研报告）：

随着移动通信技术的不断发展，使得面向移动通信服务的需求和服务种类不断增多，对移动台的定位服务就是其中的一种，对移动台(MS)的定位就是通过MS与基站(BS)间的信息交互，提取可用于定位的特征信息，来实现对MS位置信息估计。MS定位在无线资源规划与管理、导航定位、紧急营救、打击犯罪等方面具有重要的实用价值。1996年，美国联邦通信委员会(FCC)作出规定，即E911计划，该计划要求无线蜂窝网必须对移动台提供定位服务，该计划促进了无线定位技术的研究与发展。

当前，流行的定位技术种类[10]比较多，根据定位参数的不同，可以分为到达角测量技术(AoA)、到达时间定位技术(TOA)、到达时间差定位技术(TDOA)等，并由此派生出CHAN、FRIELAND、泰勒级数展开以及分类征服算法多种性能不同，复杂度不同的定位算法。

在收集文献过程中，尽管在定位技术上有很多方法，但应用最广泛，效果最好的几类测量方式都集中在了参数TOA和TDOA上。

在TOA算法方面，国内外研究现状如下:

1976年FOY对于最初的定位问题， 提出了基于泰勒级数展开的最小二乘法的TOA方法， 利用该方法虽然可以得出目标点的估计位置，但不可避免的存在缺陷。第一， 算法种的迭代计算存在不可收敛的可能；第二，需要得到目标点的原始坐标。

2004年Cheung等人提出了两种计算方法来解决TOA问题，一种是无约束最小二乘加权定位算法， 一种是无约束最小二乘定位算法。他还证明了第一种方法在测试噪声很小时，可以达到目标点估计的克拉美罗下界。Cheung等人还曾提出半定规划定位算法，此算法具有在噪声很 大情况下依然保持较高定位精度的优点。