基于角速度信息先验的固定无源单站直接定位方法

针对传统两步定位法在固定无源单站定位精度不高的问题,提出一种基于角速度先验的固定无源单站直接定位方法 .首先,给出定位场景及辐射源运动模型,根据雷达辐射源脉内、脉间以及空间采样特点,按照快时间、慢时间、快拍构建三维观测信号模型.将快时间变换至频域并提取一组最强信号,利用本文提出的空时对称自相关函数(Space Time Symmetric Autocorrelation Function,STSAF),消除影响定位精度的多余相位项;然后,将经上述处理的2次观测信号进行混频,构建定位模型并给出直接定位代价函数;同时,针对性提出一种基于位置选择的MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)算法,根据慢时间域包含的距离信息及空间域包含的方位信息,对辐射源横、纵坐标进行搜索,实现对辐射源的直接定位.本文对算法计算复杂度和克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB)进行了理论推导,分析了影响定位精度的因素,对比所提直接定位方法与传统两步定位法的均方根误差,绘制本文方法的GDOP(Geometric Dilution Of Precision)曲线.

基于互质阵列的运动单站信号直接定位方法

信号直接定位方法是一种新型无源定位体制,具有适应低信噪比、无需参数关联等优势。为适应复杂电磁环境,该文提出了一种基于互质阵列的运动单站信号直接定位方法。以典型窄带信号为例,该文首先构建了互质阵列截获信号模型,然后推导了其差分共性阵对应的等效信号数学模型,最后使用空间谱技术构建了直接定位代价函数,实现了定位。经仿真分析验证,采用相同互质阵列时,该方法在分辨率和精度稍有损失的情况下可大幅提升传统直接定位方法的自由度,且与基于均匀线阵的直接定位方法相比,该方法在自由度、分辨率和定位精度等方面都具有优势。

信号直接定位技术综述

通过被动接收辐射源信号并确定其位置的无源定位技术,在电子侦察、搜索救援等领域具有重要价值。传统测向交叉、时差、频差等无源定位技术通常需要两步实现辐射源的定位,第1步通过截获的信号采样估计与辐射源位置有关的定位参数,第2步利用这些定位参数求解辐射源的位置,这种处理方式带来了信息量损失、定位参数关联困难、系统灵敏度需求高等问题。近十几年来,兴起了一种无需估计定位参数,而是直接处理原始采样信号获得辐射源位置估计的直接定位(DPD)技术,其具有适应低信噪比、无需参数关联、鲁棒性强等优势。在对已有直接定位技术进行全面总结基础上,该文归纳了基于不同信息类型的典型直接定位技术、特殊信号直接定位技术、高分辨率高精度直接定位技术、直接定位快速算法以及直接定位模型误差校正技术等已有成果,并对直接定位未来发展方向进行展望。

旋转长基线干涉仪的系统偏差联合估计方法

针对旋转长基线干涉仪(rotating long baseline interferometer,RLBI)定位系统中接收通道幅/相不一致性、机械加工误差、基线的安装偏差等因素对定位的影响,建立了RLBI系统偏差的模型,证明了基线转角偏差和转轴偏角两种系统偏差的等效性,给出了理论定位偏差的计算方法,指出了引起显著定位偏差的系统偏差,对此提出了一种基于已知位置标校站的系统偏差联合估计的高斯牛顿迭代方法。仿真分析表明,该方法的估计性能可达到克拉美-罗下限(Cramer-Rao lower bound,CRLB),基于单标校站估计和标校系统偏差即可显著提高系统的定位性能。

基于G-N迭代的双星时频差定位融合算法

双星时差(Time Difference of Arrival,TDOA)频差(Frequency Difference of Arrival,FDOA)定位系统在过顶期间可多次截获到辐射源信号并进行定位,将不同时刻观测的多组时差频差和高程信息融合可以提高定位精度。本文算法将辐射源高程信息建模为双星时差频差定位融合的观测量之一,并提出了一种基于高斯-牛顿(Gauss-Newton,G-N)迭代的双星时差频差定位融合算法。最后通过实验仿真将本文所提算法与理论最优单次定位结果、直接平均和加权平均等位置合批处理方法进行比较,实验结果表明本文算法相较于其他位置合批处理方法具有更优越的性能。

基于改进的高阶累积量的运动单站高分辨率直接定位方法

提出了一种基于改进的高阶累积量的单个运动无源阵列对多辐射源直接高分辨率定位的方法。该方法继承了直接定位法步骤简单、定位精度高等优势。由于应用了四阶累积量,其可定位的辐射源数量可以大于阵元的个数,并且由于利用特征空间的方法对该方法进行了改进,其分辨率也要高于类MUSIC等直接定位方法。仿真验证了以上理论分析。

基于相参积累的宽带跳频信号时差和速度差联合估计方法

运动多站无源定位场景下,宽带跳频通信信号载频跳变会产生变化的多普勒频移,从而导致无法直接估计多脉冲跳频观测信号的多普勒频差,而单跳信号的时频差估计精度又不能满足定位要求。针对该问题,本文提出了一种跳频信号多脉冲相参积累的时差和多普勒速度差联合估计算法。首先对宽带跳频观测信号建立时差-多普勒速度差模型,然后对脉冲对的频域共轭积补偿相位后累加求和,最后通过代价函数的二维峰值搜索求得跳频信号时差和多普勒速度差估计值。仿真结果表明,本文所提方法相比于单跳方法和多脉冲非相参积累方法,估计精度提升显著且在中高信噪比条件下能够贴近CRLB,验证了所提方法的正确性与精度优势。

跳频信号互模糊函数相参积累时差和速度差估计方法

在运动多站定位场景下,宽带跳频通信信号的载频跳变会产生变化的多普勒频移,因此无法直接利用跳频信号的多个不同脉冲估计多普勒频率差,若仅估计单个跳频脉冲的时频差,则精度低而无法满足定位要求。针对此问题,提出了一种基于互模糊函数相参积累的宽带跳频信号时差和多普勒速度差估计方法。首先将宽带跳频信号的多普勒效应差建模为多普勒速度差,从而无需对多普勒频差进行估计,避免载频跳变对多普勒效应差估计造成影响,并建立了时变时差的时差和速度差信号模型。然后对各单跳信号的互模糊函数进行相位补偿以实现相位对齐,通过对相参积累后的互模糊函数进行时差和速度差的二维峰值搜索,可以得到多跳频脉冲信号初始时刻时差和速度差的相参估计结果。最后以Link16数据链信号为例对算法进行了仿真实验,验证了算法的正确性与精度优势。