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双基地无源雷达TMA技术研究

李劲  
【摘要】: 利用外辐射信号的无源定位跟踪技术具有完全的隐蔽性、全天候和反低空突防、反隐身目标的独特优点,并具有其它(几乎所有)的反电子对抗的重要特性,极具军事应用潜力,目前国际上主要的雷达发达国家都在致力于这一应用的无源雷达系统的研究。利用外辐射信号的单站无源定位跟踪(SOPLAT)技术则更能充分发挥系统配置灵活机动的优势,是该类无源定位跟踪技术发展的一个重要方向。本文以前向散射雷达为直接背景,就双基地无源雷达目标运动分析(TMA)技术(也即SOPLAT技术)进行了初步的研究,研究的内容涉及到了TMA技术的三个基本方面:目标航迹的可观测性、估计误差的性能界和实用的跟踪估计算法。本文主要内容为: 第一章综述了利用外辐射信号的无源定位跟踪技术的基本概况和应用于该类技术的无源雷达系统的国内外研究现状。说明了该技术的研究具有重要的军事价值。 第二章研究了双基地无源雷达TMA系统的可观测性问题。首次分析得出了三维N阶运动目标的不可观测的充分必要条件,并指出方位、多普勒测量TMA(BDO-TMA)系统和方位、时延测量TMA(BTO-TMA)系统是等价系统,具有相同的不可观测条件。所采用的几何分析方法在TMA系统的可观测性分析中具有通用意义。 第三章研究了前向散射雷达定位跟踪的误差下界及其影响因素。所得结论对于具体系统的运用配置、技战术指标、滤波算法的选用等具有实用意义,所采用的克拉美-罗下界(CRLB)数值仿真分析方法也适用于一般定位跟踪系统的误差性能分析。 第四章研究了前向散射雷达定位跟踪的批处理算法。详细地讨论了两种估计方法――非线性最小二乘估计(NLSE)和最大似然估计(MLE),和两种数值解法――Gauss-Newton方法和Levenberg-Marquardt方法,对它们的不同组合构成的算法进行了Monte Carlo仿真实验和分析。所得结论有助于在不同应用中选择合适的算法,仿真结果还基本否定了对于发射频率未知的双基地无源定位系统在雷达领域应用的可能,主要是工程中不可能满足精确估计所需的过高的测频精度。 第五章研究了前向散射雷达定位跟踪的递推算法。在更一般的非线性系统抗滤波发散的背景条件下详细讨论了强跟踪滤波器理论和设计方法,对推导出的带次优渐消因子的扩展卡尔曼滤波(SFEKF)算法进行了进一步的改进。Monte Carlo仿真实验证明,改进后的算法真正具有了强跟踪滤波器的优良特性。指出强跟踪 WP=10 滤波器在目标定位跟踪领域极具推广应用价值。 最后,总结了本文的工作,提出了对双基地无源雷达TMA技术进一步研究的看法。


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