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单站无源定位方法研究

刘莎  
【摘要】:在电子对抗与反电子对抗的斗争中,有源探测系统受到反辐射技术越来越多的限制,而单站无源定位与跟踪技术由于自身不辐射电磁波,具有很好的隐蔽性,而且探测距离远、结构简单,避免了复杂的时间同步和多个观测站之间的数据融合,对提高系统在电子战中的作战能力和生存能力都具有重要意义。 由于传统单站无源定位方法的定位结果对测量误差非常敏感,对测量设备的要求较高,并且定位精度低、收敛速度慢,难以满足实际战术应用的需要,因此提高定位精度、缩短定位时间也就成为现在单站无源定位研究的必然需要。 本文主要研究了关于单站无源定位方面的相关技术,包括定位和跟踪两个部分。在理论研究的基础上,通过研制的单站无源定位样机试验系统进行仿真试验,验证其工程可行性。本文的研究工作和成果主要包括以下几个方面: (1)较为系统地介绍了单站无源定位技术的定位原理以及传统的单站无源定位方法,对比分析了各种方法的优缺点。 (2)在基于多普勒频率变化率定位法的基础上,讨论了三种适用于单站无源定位的跟踪滤波算法。针对扩展卡尔曼滤波算法的不足,分别介绍了迭代扩展卡尔曼滤波算法和修正协方差的扩展卡尔曼滤波算法。通过比较分析,修正协方差的扩展卡尔曼滤波算法的计算量较小,并且受初值影响小,不仅保证了收敛速度而且滤波效果较好,因此本文的后续研究采用该滤波算法进行定位跟踪。 (3)根据质点运动学原理,多普勒频率变化率的精确估计是单站无源定位的关键技术之一。本文针对该技术进行了详细研究,分别对相参脉冲信号、相位编码脉冲信号和线性调频脉冲信号这三种常见信号进行建模分析,并在现有的测量方法基础上通过增加多脉冲相干积累和引入修正协方差的扩展卡尔曼滤波滤波算法,有效提高了信噪比和多普勒频率变化率的估计精度,从而减小测距误差。 (4)简述了单站无源定位样机试验系统的系统结构和定位方法,分别对脉冲多普勒信号、常规脉冲体制信号等九种常见雷达信号进行了信号模拟和仿真试验,试验结果表明,基于多普勒频率变化率的定位方法和修正协方差的扩展卡尔曼跟踪滤波算法相结合可实现快速高精度的目标定位与跟踪,具有一定的工程实用性。


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