【摘要】：外輻射源無源定位指利用第三方非合作輻射源作為照射源,對(duì)接收來自輻射源的直達(dá)波和經(jīng)由目標(biāo)反射的回波做相干處理,獲得目標(biāo)回波的到達(dá)時(shí)間、多普勒頻率等信息,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位與跟蹤的過程。其具有覆蓋空域廣、抗干擾能力強(qiáng)、隱蔽性好與可探測(cè)隱形目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn),在當(dāng)今雷達(dá)和目標(biāo)輻射源無源定位系統(tǒng)面臨巨大挑戰(zhàn)與威脅的條件下,其能夠有效提高武器系統(tǒng)在電子戰(zhàn)環(huán)境下的生存能力和作戰(zhàn)能力,引起了各國的普遍重視和深入研究。本文依托課題需要,針對(duì)外輻射源無源定位中涉及到的時(shí)延、頻率估計(jì)與定位解算技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,主要的工作和創(chuàng)新概括如下:1.研究了波達(dá)方向(Direction of Arrival,DOA)估計(jì)、時(shí)延估計(jì)與頻率估計(jì)模型的關(guān)系。在深入分析三種估計(jì)模型的基礎(chǔ)上,證明了在均勻線陣條件下,三種參數(shù)估計(jì)存在模型的內(nèi)在一致性,說明了適用于參數(shù)估計(jì)方法的通用性;在此基礎(chǔ)上,分別研究了基于子空間理論與基于稀疏分解理論的時(shí)延、頻率估計(jì)方法,分析推導(dǎo)了相應(yīng)參數(shù)估計(jì)的克拉美羅界作為算法性能評(píng)價(jià)的指標(biāo)。2.針對(duì)傳統(tǒng)子空間算法在低信噪比條件下性能惡化的問題,給出了一種基于SSMUSIC(Signal Subspace Scaled Multiple Signal Classification,SSMUSIC)的改進(jìn)時(shí)延、頻率估計(jì)算法,通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的平滑處理以及正交子空間加權(quán)提高了MUSIC譜在低信噪比條件下的分辨能力及估計(jì)精度;給出了一種基于加權(quán)子空間擬合的時(shí)延估計(jì)算法,采用模型轉(zhuǎn)化的方式,將傳統(tǒng)空間譜估計(jì)的加權(quán)子空間擬合算法轉(zhuǎn)化為適用于時(shí)延估計(jì)的方法,并結(jié)合MVP(Modified Variable Projection,MVP)快速算法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化問題的求解,仿真表明算法在低信噪比條件下具有良好的分辨能力與時(shí)延估計(jì)精度;給出了一種基于最大特征向量的頻率估計(jì)改進(jìn)算法,將接收信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)通過平滑的方式構(gòu)造協(xié)方差矩陣,然后對(duì)協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解,利用最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量作為稀疏分解的觀測(cè)向量,再利用中間變量將問題轉(zhuǎn)化為二階錐規(guī)劃問題,通過優(yōu)化算法求解得到估計(jì)量,仿真表明改進(jìn)算法具有較高的分辨能力。3.研究了基于多維標(biāo)度(Multidimensional Scaling,MDS)的定位解算算法。在分析研究現(xiàn)有實(shí)數(shù)域MDS定位的基礎(chǔ)上,給出了一種復(fù)數(shù)域多維標(biāo)度算法統(tǒng)一框架,首先利用復(fù)數(shù)坐標(biāo)構(gòu)建復(fù)標(biāo)量乘積矩陣,然后對(duì)其奇異值分解得到擴(kuò)維的噪聲子空間,再結(jié)合不同的加權(quán)向量進(jìn)行解算得到各傳統(tǒng)MDS算法對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)域形式。由于采用了復(fù)數(shù)坐標(biāo),擴(kuò)展了定位解算的噪聲子空間,加強(qiáng)了觀測(cè)站與目標(biāo)及各觀測(cè)站之間的相互約束,有效地提高了多維標(biāo)度定位算法的精度。最后通過仿真對(duì)比實(shí)數(shù)域MDS算法與復(fù)數(shù)域MDS算法的性能,驗(yàn)證了算法的有效性。4.研究了直接定位解算算法。對(duì)目標(biāo)位置的估計(jì)可以視為對(duì)位置信息這一參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。直接定位算法即通過接收信號(hào)直接獲取目標(biāo)的位置信息,避免了傳統(tǒng)兩步定位算法中參數(shù)與真實(shí)目標(biāo)位置失配及測(cè)量誤差被放大的問題,實(shí)現(xiàn)了更優(yōu)的定位解算。在研究現(xiàn)有直接定位算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合高斯最大似然估計(jì)模型給出了一種改進(jìn)算法。首先根據(jù)轉(zhuǎn)化到頻域的數(shù)據(jù)構(gòu)造高斯最大似然估計(jì)器,然后對(duì)包含發(fā)射源位置信息的厄爾米特矩陣進(jìn)行特征值分解,將問題轉(zhuǎn)化為求解最大特征值的問題,再通過地理網(wǎng)格匹配搜索得到目標(biāo)位置的估計(jì)。改進(jìn)算法能夠充分地利用各觀測(cè)站的信息,提高了定位的精度并逼近相應(yīng)的克拉美羅界,仿真驗(yàn)證了改進(jìn)算法的有效性,并對(duì)多目標(biāo)定位的情況進(jìn)行了分析。
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN95

【參考文獻(xiàn)】

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1 曲付勇;孟祥偉;;基于約束總體最小二乘方法的到達(dá)時(shí)差到達(dá)頻差無源定位算法[J];電子與信息學(xué)報(bào);2014年05期

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