【摘要】：現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,無源定位是當(dāng)今電子戰(zhàn)的重要課題之一,它能夠在自身不發(fā)射電磁脈沖的狀態(tài)下,實(shí)現(xiàn)對(duì)特定區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的有效探測與定位,充分發(fā)揮其戰(zhàn)場優(yōu)勢,而運(yùn)動(dòng)單站無源定位技術(shù)更是無源定位技術(shù)中的熱點(diǎn)課題。傳統(tǒng)的無源定位方法屬于兩步定位體制,即“參數(shù)估計(jì)+定位解算”,但該體制也存在著一些問題,由信息論的角度來講,從接收到原始數(shù)據(jù)到獲得最后結(jié)果,每增加一步處理流程,會(huì)難以避免造成一定的信息損失,導(dǎo)致定位精度受到影響,無法得到最優(yōu)的估計(jì)結(jié)果。直接定位(Direct Position Determination,DPD)算法是近些年來提出的一種新型無源定位算法,其基本理念是從接收到的數(shù)據(jù)中直接得到目標(biāo)輻射源的位置估計(jì),將參數(shù)估計(jì)與定位解算融合到一個(gè)定位模型中去,避免了傳統(tǒng)兩步定位方法造成的信息損失,提高了定位精度。因此,本文以運(yùn)動(dòng)單站定位模型為基礎(chǔ),將DPD算法引入到該模型中,結(jié)合多普勒和時(shí)延等不同的觀測量,構(gòu)建了不同場景下的定位模型。本文研究工作圍繞單陣元條件下運(yùn)動(dòng)單站DPD定位模型、陣列信號(hào)條件下運(yùn)動(dòng)單站DPD定位模型以及針對(duì)DPD的搜索優(yōu)化算法三個(gè)方面展開。論文的主要內(nèi)容和工作成果如下:1.針對(duì)利用運(yùn)動(dòng)單站接收輻射源信號(hào)進(jìn)行定位過程中,傳統(tǒng)兩步定位算法測量參數(shù)與定位解算時(shí)會(huì)產(chǎn)生信息損失,從而導(dǎo)致估計(jì)精度不夠理想的問題,提出了僅利用多普勒、僅利用時(shí)延以及聯(lián)合時(shí)延與多普勒的基于單陣元的運(yùn)動(dòng)單站DPD算法。算法利用最小均方誤差(Minimum Mean Square Error,MMSE)估計(jì)模型構(gòu)造代價(jià)函數(shù),得到包含輻射源位置信息的共軛矩陣,然后分別針對(duì)未知信號(hào)和已知信號(hào)通過特征值分解求取共軛矩陣的最大特征值,最后進(jìn)行二維格網(wǎng)型空間索引得到輻射源的位置估計(jì)。同時(shí),論文還推導(dǎo)了相應(yīng)的克拉美羅下界(Cramer-Rao Lower Bounds,CRLB),并分析了多普勒與時(shí)延測量存在誤差下算法的定位性能以及運(yùn)算量。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)可以表明,所提定位算法對(duì)目標(biāo)位置估計(jì)誤差能夠逼近CRLB,且與兩步定位算法相比,具有更好的定位精度。2.針對(duì)利用單個(gè)陣元接收空間信號(hào)的指向性不足的問題,采用多個(gè)陣元組成的陣列獲取輻射源目標(biāo)信息,在基于單陣元的運(yùn)動(dòng)單站DPD算法基礎(chǔ)上,結(jié)合陣列信號(hào)處理的算法理念,提出了基于陣列信號(hào)的運(yùn)動(dòng)單站DPD算法。同時(shí),本文還推導(dǎo)了相應(yīng)參數(shù)估計(jì)的CRLB,分析了在多普勒和時(shí)延測量存在誤差的情況下算法的定位性能以及計(jì)算復(fù)雜度。理論分析和計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果可以表明所提定位算法的有效性和優(yōu)越性。3.針對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)格搜索方法用于DPD算法時(shí)計(jì)算量過大的問題,本文提出了一種聯(lián)合多種搜索方法的優(yōu)化算法。該算法首先利用DOA測向交叉定位確定一個(gè)粗略的搜索范圍,然后在該范圍中采用多重搜索算法,并在每重搜索中嵌套爬山算法,通過求解包含目標(biāo)位置信息的共軛矩陣的最大特征值,得到相應(yīng)的位置估計(jì)。此外,論文還分析了所提算法的時(shí)間復(fù)雜度。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)可以表明,該算法的搜索準(zhǔn)確率接近傳統(tǒng)網(wǎng)格算法,能夠求得逼近MMSE估計(jì)量的全局最優(yōu)解,同時(shí)算法的計(jì)算量大幅減少。
【圖文】：

圖 11 目標(biāo)直接定位示意圖接收到的數(shù)據(jù)模型為：j2π( ) ( ) ( )ftk k k kr t b s t e nt第 k 個(gè)觀測間隙到達(dá)觀測站的傳播系數(shù)；為 0，方差為2 的高斯噪聲；在第 k 個(gè)觀測間隙接收到的信號(hào)頻率，，可以(1 ( ))c kf f μp射源與觀測站相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)T1( )( )=ck kkkμ v p ppp p播速度。則通過數(shù)字下變頻處理后得到的信號(hào)頻率為( )k c kf f f μp j2π( ) ( )e ( )kf tk k k kr t b s t n t
【學(xué)位授予單位】：戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN97

【參考文獻(xiàn)】

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1 王鼎;吳志東;尹潔昕;;信號(hào)波形已知條件下多目標(biāo)直接定位性能分析及其改進(jìn)算法[J];電子學(xué)報(bào);2017年12期

2 王鼎;張剛;;一種基于窄帶信號(hào)多普勒頻率測量的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)直接定位方法[J];電子學(xué)報(bào);2017年03期

3 曹亞杰;李君龍;秦雷;;臨近空間目標(biāo)交互式多模型跟蹤定位算法研究[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2016年01期

4 王鼎;張剛;沈彩耀;張杰;;一種針對(duì)恒模信號(hào)的運(yùn)動(dòng)單站直接定位算法[J];航空學(xué)報(bào);2016年05期

5 李濤;屈也頻;梅風(fēng)華;;基于總體最小二乘的多基地聲納系統(tǒng)定位算法[J];探測與控制學(xué)報(bào);2015年03期

6 黃志英;吳江;甘戈;;單目標(biāo)多陣列子空間數(shù)據(jù)融合定位算法[J];信息工程大學(xué)學(xué)報(bào);2015年03期

7 李鵬;;對(duì)固定輻射源的單站無源定位技術(shù)[J];電子科技;2013年09期

8 楊潔;劉聰鋒;;迭代頻差定位算法及其性能分析[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2013年05期

9 張敏;郭福成;周一宇;姚山峰;;運(yùn)動(dòng)單站干涉儀相位差直接定位方法[J];航空學(xué)報(bào);2013年09期

10 于泉;姜天曉;榮建;;基于爬山法和二分法的路網(wǎng)容量壓力測試研究[J];公路交通科技;2011年02期

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2 張志;機(jī)載單站無源定位關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2013年

3 王強(qiáng);機(jī)載單站無源定位跟蹤技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2601904