基于相位差变化率方法的单站无源定位技术

无源定位技术有着广阔的应用前景 ,文中在现有单站无源定位方法的基础上 ,介绍了相位差变化率定位法。该方法利用观测平台上两个相互正交的相位干涉仪接收目标辐射电磁波的相位差获取目标的方向信息 ,利用对应的相位差变化率获取目标的径向距离信息 ,从而实现对目标的实时高精度交叉定位。还给出了观测平台水平直线匀速飞行且无飞行姿态变化条件下的定位表达式。仿真结果表明 。

变化姿态角下相位差变化率无源定位方法研究

无源定位技术有着广阔的应用前景,本文在现有单站无源定位方法的基础上,介绍了相位差变化率定位法.该方法利用观测平台上两个相互正交的相位干涉仪接收目标辐射电磁波的相位差及对应的变化率信息实现对目标的实时高精度定位.在空中观测平台的飞行姿态发生变化的情况下,可以通过姿态变化条件下的测量数据确定出目标在姿态变化后所对应的新载机坐标系中的位置,利用该坐标系与原平飞姿态下的参考载机坐标系之间的旋转矩阵即可得出目标在原平飞姿态下的参考载机坐标系中的位置,从而可得出目标在指定地面固定坐标系中的位置.文中给出了观测平台飞行姿态角变化情况下的定位表达式.仿真结果表明,该方法是一种发展前途较好的单站无源定位方法.

固定飞行姿态角下的相位差变化率无源定位方法研究

该文在现有单站无源定位方法的基础上,介绍了相位差变化率定位法。该方法利用观测平台上两个相互正交的相位干涉仪接收目标辐射电磁波的相位差获取目标的方向信息,利用对应的相位差变化率获取目标的径向距离信息,从而实现对目标的实时高精度定位,文中给出了观测平台飞行姿态角固定情况下的定位表达式并进行了定位精度分析。仿真结果表明,该方法是一种发展前途较好的单站无源定位方法。

基于相位差变化率测量的单站定位方法

利用观测平台相对目标辐射源的运动信息,在测角基础上增加相位差变化率信息可实现对目标被动定位,但该定位方法通过相位差法测角,需要增加设备以解相位模糊。针对上述不足,提出一种三角基线只测相位差变化率的定位方法,该方法通过测量两组相位差变化率解得方位角,避免了解模糊运算。给出了测角误差、定位误差表达式,通过仿真分析了相位差变化率对测角精度、定位精度的影响。

基于递推总体最小二乘的机载单站无源定位算法

对于机载单站无源定位中观测向量和系数矩阵均存在噪声的情况,采用经典的最小二乘(LS)算法会导致估计结果有偏,而一般的批处理算法运算量大,不满足定位的实时性要求。为此提出一种递推总体最小二乘定位(RTLS)算法。在建立机载无源测向定位模型的基础上,引入由系数矩阵和观测向量构成的增广矩阵,利用矩阵分解的性质建立了增广自相关逆矩阵和最右奇异向量的递推方程,从而推导出RTLS定位算法。仿真结果表明,RTLS算法的收敛速度和定位精度优于RLS算法和TWDRLS算法,并且实现了TLS算法对目标位置的实时估计,能够定位需求。

固定单站无源定位与跟踪方法应用

地面测向系统实现单站无源探测定位可有效提升现有系统的作战能力。研究了固定单站无源探测定位系统模型和定位方法,根据参数测量集的不同,定位方法可分为利用空时域信息和空频域信息两大类。提出了在典型地面测向系统中实现单站无源探测定位的体制和结构。

基于正则化约束总体最小二乘的单站DOA-TDOA无源定位算法

针对利用单站外辐射源的目标无源定位问题,该文提出一种联合到达角度和时差信息的正则化约束总体最小二乘(RCTLS)定位算法。首先,将非线性的到达角度和时差的观测方程进行线性化处理,分析了方程系数矩阵可能出现的病态问题,将定位问题建立为RCTLS模型,并采用牛顿迭代方法对模型求解,从而得到目标位置估计。最后,推导了算法的理论误差,并按照均方误差最小的原则推导了正则化参数的最优值。仿真结果表明,算法的定位精度和鲁棒性均优于约束总体最小二乘(CTLS)算法。此外,对系统几何精度因子图的分析表明,目标及外辐射源的位置对定位精度也有影响。

姿态抖动运动单平台LBI无源定位系统的角变化率估计和定位算法研究

研究了采用长基线干涉仪(LBI)体制的运动单平台无源定位系统受平台姿态抖动影响的问题,指出由于平台姿态的快速无规则变化,相位差变化率(RPDC)方法将难以适用,应当采用目标方位角变化率参数进行定位。基于此,针对三维几何空间,提出了一种RP-LS方法估计目标方位角变化率,继而实现对目标的定位。仿真结果表明,该方法能有效解决LBI体制运动单平台定位系统对姿态抖动的适应问题,实现对目标的快速高精度定位。

一种雷达脉冲信号相位差变化率测量的新方法

接收信号相位差变化率的高精度估计是基于质点运动学原理单站无源定位与跟踪的一项关键技术。针对雷达脉冲信号,建立了接收信号相位差模型,分析了相位差变化率的特点,提出了一种相位差变化率的数字测量新方法,直接对各阵元接收的信号进行A/D采样,采用数字信号处理的方法估计相位差变化率。通过离散傅里叶变换和复数乘积运算将相位差变化率的测量问题转换为频率测量问题,利用多个脉冲信息提高了参数估计的精度,根据相位的无模糊测量获得相位差变化率加权最小二乘估计。仿真实验表明,该方法具有较低的信噪比门限,在高于信噪比门限时,其估计精度接近Cramer-Rao下限。

基于平方根UKF双向滤波的单站无源定位算法

单站无源定位可观测性弱、参数测量精度不高,因此初始值测量误差往往较大。而无迹卡尔曼滤波(Un-scented Kalman filtering,UKF)算法对初始值较为敏感,并且由于数值计算的舍入误差会产生滤波发散,为了解决以上问题,提出了一种基于平方根UKF(Square-root UKF,SRUKF)的双向滤波算法。该算法通过使用误差协方差的平方根替代协方差阵参与滤波,保证了算法的稳定性,同时运用平方根无迹卡尔曼滤波后向平滑(Un-scented Rauch-Tung-Striebel smoother,URTSS)后向平滑方法,用平滑值取代初始值,为前向滤波提供较高精度的起始值,提高算法的滤波精度,从而提高了算法对初始值的鲁棒性。仿真结果表明,与UKF算法和SRUKF算法相比,该算法提高了滤波的稳定性、收敛速度、定位精度及对初始值的鲁棒性。

一种单星对星仅测角无源定轨跟踪方法

在星对星无源定轨跟踪中,由于卫星运动方程的非线性和隐函数性,如何建立适合递推滤波的状态预测方程和状态转移矩阵是个首要的问题。根据卫星运动的动力学和几何学条件,推导准确的状态预测方程及其对应的状态转移矩阵,并给出了相应的计算方法。根据单站无源定位理论,提出了一种新的基于准确状态预测模型的仅测角单星对星无源定轨跟踪方法。仿真实例表明,与已有的采用近似状态预测模型的定轨方法相比,该方法具有更高的估计精度和更快的收敛速度,且两者计算耗时相当。

慢速运动平台的单站无源定位方法

在测向交叉定位的基础上,提出了一种根据测向误差概率分布特性估计目标位置的方法.在利用最小二乘法获得定位初值后,根据每次角度测量的信息进行目标位置估计.与常规方法相比,这种方法不需要进行大规模的矩阵运算就可较精确地估计出目标的位置.最后进行了计算机仿真验证.

利用空频域信息的固定单站无源探测定位方法

固定单站通过测量角度、角速度和多普勒频率变化率可实现对运动目标的无源定位,但该方法对角速度的测量精度要求很高。为此,提出一种利用空频域信息的固定单站无源探测定位方法,利用波达方向、相位差变化率、载波频率及多普勒频率变化率实现对运动目标的无源定位。分析和仿真表明:该方法回避了对角速度的高精度测量,降低了对参数测量技术的要求,测距误差受角度和频率测量误差的影响较小,受相位差变化率和多普勒频率变化率的测量误差影响较大。

一种利用相位差变化率的机载单站无源定位方法

利用空频域信息的无源定位对角速度测量要求较高,分析相位差变化率模型可知相位差变化率对角速度具有明显的放大作用,将其应用于机载单站无源定位,建立新的无源测距模型并进行误差分析。仿真实验表明:该方法减小了参数测量难度,定位误差主要受相位差变化率和频率变化率影响,并随载机和目标相对速度的增大而减小,与原方法相比具有更好的定位精度。

利用TDOA和FDOA的单站多外辐射源目标定位算法

针对利用单个观测站接收多个外辐射源信号从而实现对运动目标定位的问题,以直达信号和目标回波信号之间的到达时差和频差为观测量,提出一种基于Taylor迭代的目标定位算法。该方法采用Taylor迭代方法,得到目标位置和速度估计。迭代的初值由最小二乘方法得到。推导了本文算法的克拉美罗界(Cramer-Rao lower bound,CRLB)和理论误差。仿真结果表明,本文算法仅需1次迭代即可收敛至全局最优解;在一般测量误差条件下,本文算法的实际定位误差逼近CRLB;对系统几何精度因子图的分析表明,目标及外辐射源位置也是影响定位精度的重要因素。

自适应迭代平方根UKF的单站无源定位算法

针对单站无源定位可观测性弱、收敛速度慢、定位精度差等问题,在结合相位差变化率和多普勒频率变化率定位方法的基础上,提出了一种基于自适应迭代SRUKF的单站无源定位算法,通过使用误差协方差阵的平方根替代协方差阵参与滤波,保证了滤波算法的数值稳定性.在迭代判决准则的约束下,通过对状态及其误差协方差矩阵平方根的自适应迭代估计调整滤波的观测值与状态值之间的权比,使滤波预测值误差协方差阵的平方根更为准确、合理,从而提高算法的稳定性、收敛速度和定位精度.仿真结果验证了新算法的有效性.

DOA和TOA的单站无源定位可观测性分析

在现有单站无源定位技术的基础上,介绍了新的基于机动辐射源目标的DOA和TOA测量信息的单站无源定位的可观测性分析。此分析直接应用非线性系统的可观测性分析原理,得到了基于DOA和TOA测量信息的单站无源定位的可观测性条件,并对其进行了计算机仿真。与文献[1-2]相比,此可观测性分析更直观更简明。

基于纯角度的三维运动目标可观性研究

本文针对在三维空间作匀加速运动的目标 ,推导出了基于纯角度测量的运动目标状态可观测的必要条件。在求解这一必要条件的过程中 ,利用数学变换手段 ,将非线性角度观测方程转换成线性框架来进行处理 ;利用满秩矩阵的一些特点 ,把高阶非线性微分方程转化成一阶线性微分方程组来求解 ,获得了可观测性必要条件。

基于MGEKF的单站无源定位跟踪算法

单站无源定位跟踪技术具有隐蔽性强、设备简单、系统相对独立等优点,有着广阔的应用前景。为了提高定位精度和收敛速度以满足实时化需求,在现有的基于多普勒变化率的单站无源定位算法的基础上,详细推导了基于MGEKF的定位算法以解决EKF算法的不稳定性,并通过计算机仿真比较了两种算法的性能,结果表明MGEKF定位算法提高了定位精度、收敛速度和稳定度,定位结果能够满足实际需求。

一种基于Jerk模型的机动目标单站无源定位算法

针对采用非线性较强的观测角、角度变化率、脉冲到达时间差等参数的单站无源定位跟踪系统,提出了一种新的跟踪滤波算法IMM-Jerk。该方法用Jerk模型对做复杂机动的运动目标建模,采用经过UKF滤波改进的交互多模(IMM)算法对目标实现跟踪滤波。该算法可适用于对做多种机动运动的目标的跟踪,提高了目标跟踪收敛精度和跟踪系统的稳定性。仿真试验证明了该方法的可行性和有效性,并具有较高的应用价值。最后,对IMM-Jerk算法的研究方向进行了讨论。