基于時(shí)頻差及測(cè)向的協(xié)同定位跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的有源定位技術(shù)往往無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)得目標(biāo)位置信息，且容易暴露自身的位置。與有源定位技術(shù)相比，無(wú)源定位技術(shù)具有優(yōu)良的定位性能及較強(qiáng)的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，己成為現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下采用的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。無(wú)源定位主要包括無(wú)源時(shí)差、頻差及測(cè)向交叉定位三種基本的定位技術(shù)，該技術(shù)是通過(guò)接收來(lái)自目標(biāo)輻射源的信號(hào)來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，觀測(cè)站本身不發(fā)射信號(hào)，因此其隱蔽性高，觀測(cè)的范圍廣，且定位精度高。但是，單手段的無(wú)源定位技術(shù)由于其接收的信號(hào)單

2、一，存在諸多局限性，因此多種無(wú)源定位技術(shù)的協(xié)同定位是未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的必然趨勢(shì)，在軍事領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。為此，本文在以下幾個(gè)方面對(duì)基于無(wú)源時(shí)頻差及測(cè)向的協(xié)同定位跟蹤的相關(guān)技術(shù)展開(kāi)了研究。
　　首先，本文對(duì)幾種基本無(wú)源定位技術(shù)開(kāi)展了研究，主要對(duì)無(wú)源時(shí)差(TDOA)、頻差(FDOA)、測(cè)向交叉(AOA)定位的原理和定位精度進(jìn)行了理論及仿真分析，研究了影響不同定位技術(shù)定位精度的因素，并對(duì)GDOP進(jìn)行了仿真分析。文中還分析研究了卡爾曼濾波的相

3、關(guān)技術(shù)，以及基于卡爾曼濾波的融合算法，包括基于卡爾曼濾波的序貫融合算法和基于卡爾曼濾波的直接分布式融合算法。
　　然后，研究了卡爾曼濾波技術(shù)在無(wú)源時(shí)差、頻差及測(cè)向交叉定位中的應(yīng)用。通過(guò)建模及算法分析，研究了擴(kuò)展卡爾曼濾波在采用無(wú)源時(shí)差、頻差及測(cè)向交叉技術(shù)進(jìn)行定位跟蹤時(shí)的使用方法，并對(duì)跟蹤算法的性能進(jìn)行了仿真分析，對(duì)比了真實(shí)軌跡與濾波軌跡，研究了不同測(cè)量誤差對(duì)跟蹤精度的影響。同時(shí)，對(duì)比了擴(kuò)展卡爾曼濾波技術(shù)和無(wú)跡卡爾曼濾波技術(shù)在基于時(shí)

4、頻差及測(cè)向交叉的目標(biāo)定位跟蹤中的跟蹤性能，驗(yàn)證了兩種濾波技術(shù)的有效性。
　　最后，在上述研究的基礎(chǔ)上本文研究了現(xiàn)有的基于二次估計(jì)的時(shí)頻差的協(xié)同定位跟蹤技術(shù)，并針對(duì)該技術(shù)在時(shí)差定位中存在的模糊度問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，提出了基于二次估計(jì)的時(shí)頻差及測(cè)向交叉的協(xié)同定位跟蹤技術(shù)?；诙喂烙?jì)的TDOA/AOA-FDOA的協(xié)同定位技術(shù)與TDOA/FDOA的協(xié)同定位技術(shù)的主要區(qū)別在于首先要使用TDOA/AOA混合定位方法，在混合定位的過(guò)程中，使用集中

5、式卡爾曼濾波序貫融合算法將測(cè)得的時(shí)差數(shù)據(jù)和角度數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次融合，得到目標(biāo)位置的第一次估計(jì)。然后將得到的目標(biāo)位置估計(jì)值代入到FDOA無(wú)源定位算法中，可以求解出目標(biāo)的速度信息，再將其代入目標(biāo)狀態(tài)方程中，即可得到目標(biāo)位置的第二次估計(jì)。最后，利用直接式分布卡爾曼濾波融合算法將兩次估計(jì)的結(jié)果進(jìn)行融合，即可得到最后的位置估計(jì)。通過(guò)將單手段無(wú)源定位跟蹤技術(shù)、現(xiàn)有的聯(lián)合定位技術(shù)與本文改進(jìn)的協(xié)同定位跟蹤技術(shù)進(jìn)行仿真對(duì)比，結(jié)果表明，改進(jìn)的基于二次估計(jì)的時(shí)