基于相位差变化率的空中运动单站对地面固定目标的无源定位

发布时间：2017-07-05 17:21

  本文关键词：基于相位差变化率的空中运动单站对地面固定目标的无源定位

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【摘要】：单站无源定位能够有效克服有源雷达定位容易暴露的不足,在电子侦查领域中有着更加广阔的应用前景。在单站无源定位中,如何提高参数测量精度,从而提高单次定位精度；以及如何提高滤波算法的性能是两个关键问题。本文在选定相位差变化率定位法为定位方法的前提下,围绕空中运动单站对地面固定目标的定位模型分别对以上两个问题进行研究。提出一种高精度提取相位差变化率的方法；且对MVEKF滤波算法进行了改进,有效提高了其滤波性能；最后通过大量仿真实验证明了两种方法的有效性。本文研究的主要内容及主要创新之处在于：(1)提出了一种相位差变化率的高精度提取方法—时间片差分卡尔曼法。该方法采用二次提取的思想来提取相位差变化率。首先延长观测时间,每次观测形成一个时间片,利用相邻两时间片联合求取相位差变化率,然后将提取到的结果进行卡尔曼滤波,实现对相位差变化率的高精度提取。通过仿真实验验证了此方法可以有效的提高相位差变化率的精度。(2)提出了一种MVEKF滤波算法的改进方法,用以进一步提高其滤波性能。原MVEKF算法在一次迭代中只对滤波结果的误差协方差进行了更新,而没有对滤波估计值进行更新。本文方法利用新得到的雅可比矩阵对误差协方差进行更新的同时,增加了对滤波估计值的更新,提高了其滤波精度与滤波速度。实验验证了此改进方法的有效性。本文的研究工作和成果对于单站无源定位技术的理论研究与工程实践具有一定的推动作用和参考意义。
【关键词】：单站无源定位 相位差变化率 定位方法 参数测量 滤波算法
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN95
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 单站无源定位技术的背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.3 单站无源定位现有方法概述16-19
• 1.3.1 测向定位法17
• 1.3.2 到达时间定位法17
• 1.3.3 多普勒频率定位法17-18
• 1.3.4 方位/到达时间定位法18
• 1.3.5 方位/多普勒频率定位法18
• 1.3.6 多普勒频率变化率定位法18
• 1.3.7 相位差变化率定位法18-19
• 1.4 本文主要研究内容19-20
• 第二章 基于相位差变化率的单站无源定位技术研究20-32
• 2.1 基于相位差变化率的单站无源定位原理20-24
• 2.1.1 载机的飞行轨迹设定20
• 2.1.2 载机上干涉仪的搭建20-21
• 2.1.3 定位原理21-24
• 2.2 可观测性分析24-25
• 2.3 参数对定位结果的影响分析25-27
• 2.4 对定位原理的仿真验证27-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 相位差变化率的提取方法研究32-49
• 3.1 干涉仪测量相位差的原理32-33
• 3.2 相位差模糊问题分析33-38
• 3.2.1 相位差模糊产生的原因33-35
• 3.2.2 长短基线干涉仪解模糊法35-36
• 3.2.3 双基线干涉仪解模糊法36-38
• 3.3 常用提取相位差变化率的方法38-42
• 3.3.1 差分法38-39
• 3.3.2 线性拟合法39
• 3.3.3 卡尔曼滤波法39-40
• 3.3.4 仿真分析40-42
• 3.4 一种高精度提取相位差变化率的方法42-48
• 3.4.1 相位差变化率的克拉美-罗下界分析42-43
• 3.4.2 相位差变化率的初步提取43-44
• 3.4.3 相位差变化率的二次提取44-45
• 3.4.4 实验结果与分析45-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 定位滤波算法的分析研究49-65
• 4.1 定位模型的建立49-50
• 4.1.1 状态模型49
• 4.1.2 观测模型49-50
• 4.2 卡尔曼滤波算法原理及公式推导50-52
• 4.3 单站无源定位常用的非线性滤波算法52-60
• 4.3.1 扩展卡尔曼滤波算法53-54
• 4.3.2 修正增益的扩展卡尔曼滤波算法54-55
• 4.3.3 修正协方差的扩展卡尔曼滤波算法55-56
• 4.3.4 三种算法对目标的定位滤波56-59
• 4.3.5 仿真分析59-60
• 4.4 改进的MVEKF滤波算法60-64
• 4.4.1 算法的基本思想61
• 4.4.2 算法的流程及步骤61-62
• 4.4.3 实验结果与分析62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 总结65-66
• 5.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况71-72

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本文编号：522909