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辐射源无源定位研究

张正明  
【摘要】: 对辐射源目标的无源定位在航海、航空、航天、电子战等领域具有十分重要的地 位和作用,其主要优点是作用距离远、隐蔽性强。本文以定位系统的组成为基础,研 究了多平台和单平台情况下利用到达方向、到达时间差、多普勒频率差、相位变化率 等参数的定位方法、定位算法、定位精度和性能,并进行了计算机仿真,为无源定位 系统的设计和实施提供了重要的理论基础和实验数据。本文主要内容为: 第一章阐述了辐射源无源定位技术研究的历史背景、现状和意义。说明了该技术 的研究具有极其重要的理论意义和军事、民用价值。 第二章进行了方向测量定位的精度分析,提出了用矩阵理论的Moore-Penrose伪 逆对多站定位方程进行求解的方法,并进行了模拟,说明了该方法具有最小均方误差 估计特性。本章还分析了任意平台配置情形下方向测量定位的精度公式,给出了计算 结果,并结合定位精度公式讨论了最佳布站形式。 第三章进行了时间差测量定位精度分析,给出了最小加权均方误差估计的定位精 度计算公式和定位误差曲线,讨论了定位误差与测时误差、目标接收机几何关系、侦 察平台自身定位误差之间的关系,讨论了接收机最佳配站方案。 第四章讨论了两种时间差测量定位算法——双曲线直接定位计算法和平面相交 定位算法。双曲线直接定位法利用平面上的三个接收机之间的到达时间差,直接推导 得到目标的定位显式解,该方法具有快捷、准确的优点。本章还进一步讨论了该定位 方法的模糊解和无解区间,提出了利用合理布站消除定位模糊的方法。在平面相交定 位算法中,三个接收机之间的到达时间差确定了一个辐射源所在的平面,三个接收机 位于某一个二次锥面上,而目标位于该锥面的焦点上。本章还对该算法进行了优化, 减少了计算量。平面相交法具有最小均方误差估计特性。 第五章讨论了多普勒频率差定位方法和精度问题,给出了最小均方估计定位及定 位精度公式。针对两个运动平台的情况,分析了对固定目标定位时的多普勒频率差曲 线的特点、定位曲线的误差和影响因素,分析了多平台对固定目标的定位公式和定位 精度公式,提出了最佳配站方案,给出了仿真结果。 第六章讨论了利用多个平台多个参数对目标进行无源定位的方法、算法和精度等 西安电子科技大学博士论文 问题。多平台多参数定位可以利用各个参数定位曲面的不同特点,减少所需平台数量, 提高定位精度。本章讨论了 DOA1、DOA{D、TDOA干D三种联合测量定位方法的最 佳布站形式、定位算法显式解、定位精度公式,给出了各测量量误差对总体定位误差 的影响及计算机模拟结果,并比较了它们的性能特点。 第七章分析了单运动平台双接收机对固定目标定位的定位算法、定位精度等问 0 题,讨论了TDOA、DD、PRC测量定位曲线的计算公式、物理意义和影响因素,给出了 DOA0D、DOA干RC联合测量的定位计算显式解和定位精度公式,减少了定位时间,提 高了定位精度。 最后,总结了本文的工作,提出了对辐射源无源定位问题进一步研究的看法。


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