【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)時間、多普勒頻率等信息,進而實現(xiàn)對目標(biāo)的定位與跟蹤的過程。其具有覆蓋空域廣、抗干擾能力強、隱蔽性好與可探測隱形目標(biāo)等優(yōu)點,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,針對外輻射源無源定位中涉及到的時延、頻率估計與定位解算技術(shù)進行了深入的研究,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、時延估計與頻率估計模型的關(guān)系。在深入分析三種估計模型的基礎(chǔ)上,證明了在均勻線陣條件下,三種參數(shù)估計存在模型的內(nèi)在一致性,說明了適用于參數(shù)估計方法的通用性;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延、頻率估計方法,分析推導(dǎo)了相應(yīng)參數(shù)估計的克拉美羅界作為算法性能評價的指標(biāo)。2.針對傳統(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)的改進時延、頻率估計算法,通過對相關(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精度;給出了一種基于加權(quán)子空間擬合的時延估計算法,采用模型轉(zhuǎn)化的方式,將傳統(tǒng)空間譜估計的加權(quán)子空間擬合算法轉(zhuǎn)化為適用于時延估計的方法,并結(jié)合MVP(Modified Variable Projection,MVP)快速算法實現(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延估計精度;給出了一種基于最大特征向量的頻率估計改進算法,將接收信號的自相關(guān)函數(shù)通過平滑的方式構(gòu)造協(xié)方差矩陣,然后對協(xié)方差矩陣進行特征值分解,利用最大特征值對應(yīng)的特征向量作為稀疏分解的觀測向量,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量,仿真表明改進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,然后對其奇異值分解得到擴維的噪聲子空間,再結(jié)合不同的加權(quán)向量進行解算得到各傳統(tǒng)MDS算法對應(yīng)的復(fù)數(shù)域形式。由于采用了復(fù)數(shù)坐標(biāo),擴展了定位解算的噪聲子空間,加強了觀測站與目標(biāo)及各觀測站之間的相互約束,有效地提高了多維標(biāo)度定位算法的精度。最后通過仿真對比實數(shù)域MDS算法與復(fù)數(shù)域MDS算法的性能,驗證了算法的有效性。4.研究了直接定位解算算法。對目標(biāo)位置的估計可以視為對位置信息這一參數(shù)進行估計。直接定位算法即通過接收信號直接獲取目標(biāo)的位置信息,避免了傳統(tǒng)兩步定位算法中參數(shù)與真實目標(biāo)位置失配及測量誤差被放大的問題,實現(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模型給出了一種改進算法。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器,然后對包含發(fā)射源位置信息的厄爾米特矩陣進行特征值分解,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。改進算法能夠充分地利用各觀測站的信息,提高了定位的精度并逼近相應(yīng)的克拉美羅界,仿真驗證了改進算法的有效性,并對多目標(biāo)定位的情況進行了分析。
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：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)時差到達(dá)頻差無源定位算法[J];電子與信息學(xué)報;2014年05期

2 付龍飛;張水蓮;李世凱;;一種新的碼片內(nèi)多徑時延估計方法[J];數(shù)據(jù)采集與處理;2012年02期

3 李鵬飛;鐘子發(fā);張e

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