基于各种辅助方法的无源定位体制及算法研究

论文摘要

在现代电子战中,无源定位与跟踪技术自身不辐射电磁波而且探测距离远,所以它在电子侦察中扮演着越来越重要的角色。单站定位与跟踪系统由于避免了复杂的时间同步和多个观测站之间的数据融合,因此受到人们很大的重视,并且成为了一个研究的重点。而多站定位与跟踪系统能为定位提供更充足的信息和更高的精度,也备受人们关注,特别现在的分布式组网系统。定位与跟踪需要进行目标运动分析,其中最基本的问题就是使用有噪声的观测数据来拟合目标的运动轨迹。在无源定位系统中,追求更高的定位精度一直是人们研究和关注的目标。本论文的主要内容是围绕定位跟踪的模型建立、定位原理、带辅助性质的定位体制三大技术问题来展开讨论。特别是重点分析一些高速、高精度的辅助性质的定位技术,这些技术提高了定位跟踪的性能。论文的内容安排如下:第一章本文首先对无源定位的研究背景作了详细的阐述,重点分析了无源定位研究中的几个重要的方面,然后对无源定位的国内外现状作了一定的说明,最后对本文的主要结构做了详细的阐述。第二章详细阐述常规的固定多站无源定位方法的研究。在第二章里主要分析了到达时间差(TDOA)无源定位技术、到达角(DOA)无源定位技术、多普勒频率差(FDOA)无源定位技术。从原理到最后的仿真结果,均从三维的角度出发,作出了详细的论述和验证工作。第三、四、五章将开始阐述本文集中研究的工作——带有辅助性质的无源定位方法。第三章阐述了外辐射源非协同照射固定多站无源定位方法的研究。其中主要对外辐射源TDOA无源定位技术、外辐射源FDOA/DOA无源定位技术做出了分析。特别对两种体制的实现算法进行了专门的讨论。GPS定位和无源定位有许多的相似之处,特别的差分GPS原理可以有效的提高定位精度,因此本文第四章借鉴于位置差分原理,对传统的无源定位体制进行了改进。详细阐述了基于位置差分原理的无源定位方法。其理论基础来自于非常成熟的GPS位置差分原理。并且在后面的工作中本文对这种改进的体制作了大量的较为全面的仿真工作了,证明了此方法对提高定位精度的贡献。第五章阐述了联合WGS84模型新体制无源定位方法。此方法是近几年的热点,利用第三方标准的定位约束条件降低设备量以及提高精度。这是一种新颖的体制。同时,在此体制下,本文作了大量工作去验证基于网格化搜索的定位算法对定位解的寻找的有效性,获得了大量的有价值的仿真结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 典型固定多站无源定位体制的研究
• 2.1 测向定位法及精度分析
• 2.1.1 测向定位目标位置的求解
• 2.1.2 超定方程下的定位精度分析
• 2.1.3 Matlab仿真实验
• 2.2 时差定位法及精度分析
• 2.2.1 时差定位法概述
• 2.2.2 时差定位法定位目标位置解的算法公式
• 2.2.3 时差定位法的定位精度分析
• 2.2.4 Matlab仿真实验
• 2.3 多普勒频差定位法及精度分析
• 2.3.1 多普勒频差定位法概述
• 2.3.2 多普勒频差定位目标位置求解
• 2.3.3 多普勒频差定位精度分析
• 2.3.4 Matlab仿真实验
• 2.4 本章小结
• 第三章 外辐射源非协同照射固定多站无源定位方法的研究
• 3.1 基于TDOA的外辐射源无源定位
• 3.1.1 基于TDOA的外辐射源无源定位算法
• 3.1.2 基于TDOA的外辐射源无源定位精度分析
• 3.1.3 Matlab仿真实验
• 3.2 基于FDOA/DOA的外辐射源无源定位
• 3.2.1 基于FDOA/DOA的外辐射源无源定位精度分析
• 3.2.2 基于多次最小二乘准则的DOA/FDOA定位算法
• 3.3 Matlab仿真实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于位置差分的无源定位方法
• 4.1 唯PRC无源定位可观测性分析
• 4.1.1 基本原理
• 4.1.2 可观测性分析
• 4.1.3 Matlab仿真结果
• 4.2 GPS位置差分原理
• 4.3 基于位置差分的无源定位方法
• 4.3.1 基于位置差分的无源定位方法基本原理
• 4.3.2 基于位置差分的PRC/DOA无源定位方法性能分析
• 4.3.3 Matlab仿真实验
• 4.4 本章小结
• 第五章 联合WGS84模型新体制无源定位方法
• 5.1 WGS84地球模型
• 5.1.1 开普勒轨道根数
• 5.1.2 WSG-84模型及坐标转换
• 5.2 联合WGS84地球模型的TDOA/FDOA无源定位技术
• 5.2.1 GDOP分析
• 5.2.2 Matlab仿真实验
• 5.3 联合WGS84地球模型的TDOA无源定位技术
• 5.3.1 GDOP分析
• 5.3.2 基于网格式搜索的定位解算法
• 5.3.3 Matlab仿真实验
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果