题目：区域定位系统关键技术研究

如何快速而准确的获取自己或目标的位置信息是人们一直在探索的问题。在科学高度发达的今天，这个问题已经延伸到生活中的方方面面。特别在现代战争中，更好地解决这个问题的一方往往是战争的胜利者。作为人类20世纪最伟大的发明之一的GPS系统无疑提供了一个很好的平台。随着系统不断完善，定位精度也不断提高。然而在人们享受着GPS带来的便利的同时，更应该意识到这种依赖下潜伏的危机。为此俄罗斯、欧盟纷纷推出自己定位系统，我国也推出了北斗系统。上述系统无一例外地将定位基准站放置在空间卫星上，这更增加了系统的复杂性，提高了系统的成本和日常维护费用。在满足大范围定位的同时，失去了在特定区域内的定位精度。为此，本文提出了一种布站灵活、且可以同时满足定位范围和定位精度的低成本定位方案。同时对该系统中的几个关键问题：系统误差分析，定位解算方法的选择，地面应答站个数的确定以及布站策略等进行了深入研究。同时，针对目前扩频信号同步多在时域进行的情况，讨论了在频域进行同步的可能性，并提出了一种解决方案。 本文主要工作有：1. 参与设计了一种区域定位的系统方案。描述了用户及定位基准站(地面应答站)的基本结构和工作流程。该系统可在特定区域内提供精度为7.5-19米的定位信息，也可以满足对定位范围的一般要求。由于双星定位系统的定位精度为水平精度100米，因此本系统可以补充双星定位系统在特定区域内的精度不足，同时也可以为用户提供一定范围内的自主导航。系统将应答站布置在地面，提高了系统的灵活性，降低了系统的建设及维护费用。2. 对区域定位系统进行了误差分析。在大气对流层伪距误差分析中，得到了对流层误差最小所对应俯仰角范围的计算方程。描述了三种常用的定位解算方法，分析了它们的收敛速度和运算量，并确定出一种满足本系统需要的解算方法。3. 推导出了区域定位系统中用户在系统坐标系中高度及工作范围的计算公式。提出了在系统工作范围内，地面应答站数量的计算公式。通过此公式可以计算出为满足定位精度并保证一定冗余度的情况下，在不同经纬度时所要布置的最小地面应答站的个数。4. 在确定地面应答站个数的情况下，提出了获得最佳定位效果的布站策略。推导出了在该布站策略下，地面应答站的方位角与最佳定位点俯仰角间的公式。推导出了在这种策略下，最佳定位精度以及最优定位精度点位置的计算公式。5. 描述了时域内用于伪码及载波同步的各种方法，提出了一种基于快速傅立叶变换及线性调频Z变换(FFT-CZT)的直序扩频信号的同步方案。该方案可在频域内实现对信号及载波的捕获与跟踪，且结构简单，对硬件资源要求不高。在运算量上该方案明显少于频域传统的FFT法。通过仿真分析了方案中各个变量对结果的影响。