单站测向无源定位技术研究

发布时间：2020-10-23 13:02

　　 无源定位问题是许多领域都涉及到的一个基本问题,例如通信、雷达、声纳、地震学和射电天文学领域等等。单站测向无源定位技术是指单个装载阵列天线的观测平台,在不同位置观测点获取目标辐射源的来波方向信息,经过一系列处理确定目标的位置。因其具有设备简单、探测距离远、安全性强等优点,所以受到越来越多学者的关注和研究。本文针对单站测向定位系统中的数据关联部分、定位部分、最优机动路径规划部分三方面继续进行深入研究。主要完成以下几方面的工作:1.建立三维单站测向无源定位系统的数学模型,推导得到该模型下辐射源目标位置估计误差的克拉美罗下界,并利用一种简单的几何分析法来对单站测向无源定位系统的可观测性进行分析;2.针对单站多目标定位中存在的不同位置上多个量测角度信息的数据关联问题,本文介绍了最近邻、基于残差累积和最近邻概率密度数据关联三种算法。利用三种算法对多目标的角度量测信息进行关联,得到每个目标对应的角度量测集,这样多个目标的定位问题就变为多个单目标定位的并联问题。仿真结果验证了三种算法的关联性能。3.对单目标定位中的定位算法进行了研究分析。介绍了最大似然、最小二乘、加权最小二乘、约束最小二乘四种批处理算法。仿真对比在不同观测位置个数、噪声方差和飞行速度条件下各定位算法的定位性能。推导给出最小二乘、加权最小二乘、约束最小二乘算法的迭代形式来减少计算量和提高实用性;最后介绍一种基于网格搜索的最小二乘法,仿真结果表明该算法的定位性能比较好。4.针对单站无源定位任务下观测平台最优机动路径规划问题,根据单站无源定位特点,选择GDOP作为机动路径规划的最优判别指标,推导给出最小二乘定位的单步实时最优路径规划算法并进行了仿真验证。仿真结果表明该算法是行之有效的。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TN95
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究历史与现状
        1.2.1 数据关联技术
        1.2.2 测向定位技术
        1.2.3 最优机动规划
    1.3 本论文的结构安排
第二章 单站测向无源定位的基础知识
    2.1 单站测向无源定位系统模型与问题描述
    2.2 几种常见的测向算法
        2.2.1 最小方差无失真响应（MVDR）算法
        2.2.2 多重信号分类（MUSIC）算法
    2.3 单站测向无源定位系统的可观测性分析
        2.3.1 可观测性分析方法 1
        2.3.2 可观测性分析方法 2
    2.4 单站测向定位误差的克拉美罗界
    2.5 本章小结
第三章 量测数据关联算法研究
    3.1 数据关联算法介绍
        3.1.1“最近邻”算法
        3.1.2 基于残差累积的数据关联算法
        3.1.3 最近邻概率数据关联（NPDA）算法
    3.2 算法仿真
    3.3 本章总结
第四章 单站测向无源定位算法研究
    4.1 批处理算法介绍
        4.1.1 最大似然估计（ML）
        4.1.2 最小二乘算法（LS）
        4.1.3 加权最小二乘（WLS）
        4.1.4 约束最小二乘算法（CLS）
        4.1.5 算法仿真
    4.2 迭代算法介绍
        4.2.1 迭代最小二乘算法（RLS）
        4.2.2 迭代加权最小二乘（RWLS）
        4.2.3 迭代约束最小二乘 （RCLS）
        4.2.4 算法仿真
    4.3 基于网格搜索的最小二乘算法（GLS）
        4.3.1 算法介绍
        4.3.2 算法仿真
    4.4 本章总结
第五章 最优机动路径规划
    5.1 最优机动路径规划的基本概念
        5.1.1 路径规划模型
        5.1.2 最优机动判别指标
        5.1.3 机动路径是否优劣的评价指标
        5.1.4 观测平台飞行环境约束限制
    5.2 最小二乘定位的单步实时路径规划算法
    5.3 算法仿真
    5.4 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果

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本文编号：2853074