外輻射源無源定位關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、外輻射源無源定位指利用第三方非合作輻射源作為照射源，對(duì)接收來自輻射源的直達(dá)波和經(jīng)由目標(biāo)反射的回波做相干處理，獲得目標(biāo)回波的到達(dá)時(shí)間、多普勒頻率等信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位與跟蹤的過程。其具有覆蓋空域廣、抗干擾能力強(qiáng)、隱蔽性好與可探測(cè)隱形目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今雷達(dá)和目標(biāo)輻射源無源定位系統(tǒng)面臨巨大挑戰(zhàn)與威脅的條件下，其能夠有效提高武器系統(tǒng)在電子戰(zhàn)環(huán)境下的生存能力和作戰(zhàn)能力，引起了各國的普遍重視和深入研究。本文依托課題需要，針對(duì)外輻射源無源定位中

2、涉及到的時(shí)延、頻率估計(jì)與定位解算技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，主要的工作和創(chuàng)新概括如下：
　　1．研究了波達(dá)方向(Direction of Arrival,DOA)估計(jì)、時(shí)延估計(jì)與頻率估計(jì)模型的關(guān)系。在深入分析三種估計(jì)模型的基礎(chǔ)上，證明了在均勻線陣條件下，三種參數(shù)估計(jì)存在模型的內(nèi)在一致性，說明了適用于參數(shù)估計(jì)方法的通用性；在此基礎(chǔ)上，分別研究了基于子空間理論與基于稀疏分解理論的時(shí)延、頻率估計(jì)方法，分析推導(dǎo)了相應(yīng)參數(shù)估計(jì)的克拉美羅界作為算法

3、性能評(píng)價(jià)的指標(biāo)。
　　2．針對(duì)傳統(tǒng)子空間算法在低信噪比條件下性能惡化的問題，給出了一種基于SSMUSIC(Signal Subspace Scaled Multiple Signal Classification,SSMUSIC)的改進(jìn)時(shí)延、頻率估計(jì)算法，通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的平滑處理以及正交子空間加權(quán)提高了MUSIC譜在低信噪比條件下的分辨能力及估計(jì)精度；給出了一種基于加權(quán)子空間擬合的時(shí)延估計(jì)算法，采用模型轉(zhuǎn)化的方式，將傳統(tǒng)空間譜估計(jì)

4、的加權(quán)子空間擬合算法轉(zhuǎn)化為適用于時(shí)延估計(jì)的方法，并結(jié)合MVP(Modified Variable Projection,MVP)快速算法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化問題的求解，仿真表明算法在低信噪比條件下具有良好的分辨能力與時(shí)延估計(jì)精度；給出了一種基于最大特征向量的頻率估計(jì)改進(jìn)算法，將接收信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)通過平滑的方式構(gòu)造協(xié)方差矩陣，然后對(duì)協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，利用最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量作為稀疏分解的觀測(cè)向量，再利用中間變量將問題轉(zhuǎn)化為二階錐規(guī)劃問題

5、，通過優(yōu)化算法求解得到估計(jì)量，仿真表明改進(jìn)算法具有較高的分辨能力。
　　3．研究了基于多維標(biāo)度(Multidimensional Scaling,MDS)的定位解算算法。在分析研究現(xiàn)有實(shí)數(shù)域MDS定位的基礎(chǔ)上，給出了一種復(fù)數(shù)域多維標(biāo)度算法統(tǒng)一框架，首先利用復(fù)數(shù)坐標(biāo)構(gòu)建復(fù)標(biāo)量乘積矩陣，然后對(duì)其奇異值分解得到擴(kuò)維的噪聲子空間，再結(jié)合不同的加權(quán)向量進(jìn)行解算得到各傳統(tǒng)MDS算法對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)域形式。由于采用了復(fù)數(shù)坐標(biāo)，擴(kuò)展了定位解算的噪聲子空

6、間，加強(qiáng)了觀測(cè)站與目標(biāo)及各觀測(cè)站之間的相互約束，有效地提高了多維標(biāo)度定位算法的精度。最后通過仿真對(duì)比實(shí)數(shù)域MDS算法與復(fù)數(shù)域MDS算法的性能，驗(yàn)證了算法的有效性。
　　4．研究了直接定位解算算法。對(duì)目標(biāo)位置的估計(jì)可以視為對(duì)位置信息這一參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。直接定位算法即通過接收信號(hào)直接獲取目標(biāo)的位置信息，避免了傳統(tǒng)兩步定位算法中參數(shù)與真實(shí)目標(biāo)位置失配及測(cè)量誤差被放大的問題，實(shí)現(xiàn)了更優(yōu)的定位解算。在研究現(xiàn)有直接定位算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合高斯最大