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无源测向定位系统的建模与仿真

杨云龙  
【摘要】:在如今日趋复杂的环境下,传统的有源定位设备面临着多种干扰、欺骗和反探测武器的威胁,而无源定位系统能在自身不向外照射能量的条件下探测到目标,且具有作用距离远、隐蔽性强和造价低等优点,提高了定位系统的应用能力和生存能力,因而受到了世界各国的普遍关注。方向参数在复杂电磁环境下几乎已经成为唯一可以信赖的参数,用它确定辐射源位置最为可靠,因而测向定位法一直作为无源定位方法研究的主要内容不断发展。相位干涉仪测向利用按一定方式排列的若干个天线阵元接收来波信号,通过信号的相位差来求取目标方向。这种测向方法对天线阵列和计算资源的要求较低,并且在一定角度范围内可以保证较好的测向精度。本文在这样的背景下,主要研究了基于干涉仪测向的无源定位系统。论文主要进行了以下工作:1对无源定位系统进行了分析,建立了模型。首先分析了目前无源定位系统定位的主要目标;其次说明了该无源定位系统要实现的功能,构建了无源测向定位系统的体系模型,接着从参数提取(数字信道化、测量时频域信息、提取脉内特征)、分选识别、测向定位三个方面分析了该系统在复杂电磁环境下如何对辐射源进行定位。2干涉仪测向的建模与仿真。分析了常用测向方法,给出了干涉仪测向的原理框图,研究了测向过程中解相位模糊的常用方法(长短基线法、虚拟基线法)。针对常用的一维线阵干涉仪,二维正交干涉仪,构建了测向模型,分析了影响测向性能的因素,通过仿真实验做出了验证;接着构建了一种二维圆型阵相位干涉仪测向模型,采用虚拟基线进行相位差解模糊,并通过仿真实验分析了其测向精度、影响因素以及应用条件。3单站无源测向定位的建模与仿真。首先给出了目标定位的数学模型,接着分析了目标定位的空间几何原理;研究了定位过程中常用的坐标系以及它们之间的相互转换模型;提出了一种加权最小二乘单站无源测向定位方法,通过仿真实验证明该方法在现代工程测量技术可保证的条件下的定位精度几乎贴合克拉美罗下界。4多站测向定位的建模与仿真。首先构建了双站测向定位的模型,给出了其实现定位的原理,分析了影响它定位性能的因素,并通过仿真实验进行了验证;接着构建了基于最小二乘法的多站测向定位的模型,阐述了其实现定位的原理,分析了各因素对定位结果的影响;最后围绕多平台对多目标进行测向定位时会产生大量的虚假定位点这一问题,提出了排除虚假定位点的方法,并对数据关联法的性能进行了仿真分析。


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