基于GNSS信号被动雷达的定位方法研究中期报告

基于GNSS信号被动雷达的定位方法研究中期报告一、研究背景及意义随着卫星导航系统的广泛应用，全球导航卫星系统（GNSS）已成为定位、导航和时间同步的重要手段和基础设施，可支持从消费者级到军事级的各种应用，如车辆导航、无人驾驶、精准农业、精密测绘和地震预警等。传统的GNSS接收机主要依靠接收卫星发射的导航信号，实现定位、导航和时间服务。然而，在某些应用场景下，GNSS信号的可用性受到信号遮挡、多径效应、信号干扰和恶意攻击等因素的影响，可能导致定位精度下降或失效。因此，需要寻找一种或多种辅助手段，提高GNSS信号的鲁棒性和可靠性。被动雷达（PassiveRadar）是一种基于接收目标反射的电磁信号来进行目标探测和定位的无源系统，具有无干扰、低成本、隐蔽性好、易于部署等特点。被动雷达主要有两种类型：基于广播电视或雷达信号的被动雷达和基于通信信号的被动雷达，其中后者被广泛研究和应用。基于通信信号的被动雷达依靠接收在目标与通信基站之间传播的通信信号，从中提取目标反射信号，实现目标探测和定位。通信信号的载频、码型和调制方式等信息可以从公共频段或授权频段中获取，具有较广泛的应用范围，如物联网、5G、卫星通信等。目前，被动雷达技术已在军事、民用和科研领域得到广泛应用和研究。被动雷达的定位精度和性能受到多种因素的影响，如信噪比、多路径效应、目标回波强度等。因此，如何充分利用多种辅助信号，提高定位精度和鲁棒性，是被动雷达研究的重要问题之一。通过结合GNSS信号和被动雷达技术，可以实现高精度、高可靠性、低成本的地面或空中目标定位，具有实际应用价值和研究意义。二、主要研究内容本研究基于GNSS信号和被动雷达技术，探讨了一种基于多辅助信号的被动雷达定位方法，主要研究内容包括以下几个方面：1.建立基于信号模型的被动雷达定位模型。对通信信号的载频、码型、调制方式和发射功率等进行建模，分析目标反射信号的时延、多普勒频移特性，并推导被动雷达的测量方程。2.分析GNSS信号和其他辅助信号的特点和应用。探讨利用GNSS信号、广播电视信号、气象雷达信号等多种辅助信号进行被动雷达定位的方法和技术，分析辅助信号对被动雷达定位性能的影响和贡献度。3.研究基于卡尔曼滤波的多辅助信号融合算法。利用卡尔曼滤波算法，融合GNSS信号、广播电视信号、气象雷达信号等多种辅助信号，提高目标跟踪和定位的精度和鲁棒性。4.设计并实现被动雷达定位实验平台。建立适合本研究的实验平台，包括辅助信号采集、被动雷达接收、信号处理和定位算法实现等组成部分，对被动雷达定位技术进行实验研究和评估。三、研究进展及成果截至目前，本研究已完成以下工作：1.建立了基于信号模型的被动雷达定位模型，推导了测量方程和理论误差分析。2.对GNSS信号和其他辅助信号的特点和应用进行了探讨，分析了不同辅助信号对被动雷达定位性能的影响。3.研究了基于预处理信号的融合算法，设计了相关实验方案并进行了验证。4.完成了基于USRP软件无线电平台的被动雷达接收实验，采集了目标反射信号和辅助信号，并进行了数据处理和分析。下一步，计划完成以下工作：1.进一步研究基于卡尔曼滤波的多辅助信号融合算法，分析不同辅助信号的权值分配和采样频率问题。2.继续优化实验平台的硬件和软件部分，增加复杂环境下的验证实验。3.推广被动雷达技术在领域的应用，如车联网、航空导航、安防监控等。四、结论与展望本研究基于GNSS信号和被动雷达技术，探讨了一种基于多辅助信号的被动雷达定位方法，已取得初步进展。随着研究的深入，可