基于预处理的无源定位对抗技术研究

发布时间：2017-10-30 08:19

  本文关键词：基于预处理的无源定位对抗技术研究

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【摘要】：定位系统通常包括定位移动台和定位台两个主要部分,其中定位移动台是指被定位目标,定位系统完成对定位移动台位置信息的定位;而定位台一般指定位终端或定位装置,定位系统通过定位台获取定位移动台的位置信息。无源定位是指定位移动台本身不主动发射专门用于定位目的的定位信号,而是定位台通过被动接收定位移动台发射或辐射的常规通信信号来进行定位的方式。传统的有源定位系统如雷达和声呐等,在工作时主动发射大功率电磁信号以完成定位,容易受到外界环境条件及电磁干扰的影响。敌对方的定位装置也可以利用这一点通过各种信号检测技术监测到有源定位设备的具体位置信息,从而进行有效的干扰和打击。因此在定位和电子对抗领域,无源定位作为一种灵活机动性与隐蔽性兼得的定位技术,引起越来越多的重视。近年来,随着信号处理和雷达接收技术的迅猛发展,无源定位的定位精度日益提高[1],而针对非合作定位方的定位对抗技术研究却很不成熟,国内外针对无源定位的定位对抗技术鲜有成果报道。在军事通信或对于定位移动台隐蔽性要求高的环境下,即使无源定位技术能够提供较好的定位性能,但是定位移动台的隐蔽性和安全性却仍难以保障,基于无源定位的定位对抗技术研究刻不容缓。本文对传统无源定位中常用的到达时间差定位(Time Differences of Arrive,TDOA)技术的基本原理和定位性能进行了研究,根据影响传统TDOA定位精度的干扰因子,提出了一种基于定位移动台预处理方式的定位对抗方法,以对抗敌对非合作定位方的无源定位。针对合作定位方,完成了相对应的定位对抗的解预处理方式研究,验证了采用预处理方式不会影响合作定位方的定位精度。本文主要完成以下研究内容:(1)基于对TDOA定位原理的研究,得出影响定位性能的主要因素为到达时间差的时延估计性能和传输信道的噪声条件,而影响时延估计精度的因素主要是传输信道的多径特性。通过预处理方式构造具有伪多径信号特征的无线传输信号,即可实现对到达时间差的时延估计性能的有效干扰和欺骗,进而达成基于预处理的TDOA定位对抗目的。(2)基于上述理论,完成基于伪多径信号预处理方式的建模,并分析预处理参数对时延估计精度及定位精度的影响;仿真结果表明,通过在定位移动台采用基于伪多径信号的发射信号预处理方法,可以大大削弱非合作定位方使用传统TDOA定位手段时的定位精度。(3)通过详细的公式推导和仿真分析,分析信噪比、时延参数和幅度因子的等参数对时延估计的影响以及基于预处理的TDOA定位对几何精度稀释因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP)的影响;通过对伪多径预处理方法中各种不同多径参数情况下的仿真分析,探讨了参数变化对时延估计及定位性能的影响。(4)完成针对合作定位方的TDOA定位性能恢复,根据已知的定位移动台伪多径预处理参数及相应的信源通信参数设计适用的解预处理方法,以实现保障定位性能的目的。研究表明,利用伪多径信号传输提供的分集特性,基于解预处理的定位台甚至可以获得相对于传统时差定位台更高的定位性能。
【关键词】：无源定位 时延估计 TDOA定位 定位对抗
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN97
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 缩略词表15-17
• 第一章 绪论17-22
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 国内外研究现状18-20
• 1.3 本文的研究内容和组织结构20-22
• 第二章 传统TDOA无源定位方式研究22-36
• 2.1 TDOA时延估计算法22-24
• 2.1.1 基于二阶统计量的时延估计算法22-23
• 2.1.2 基于代价函数的时延估计算法23
• 2.1.3 特征空间分解算法23-24
• 2.2 互相关时延估计法24-27
• 2.2.1 标准互相关时延估计算法（SCC）24-26
• 2.2.2 广义互相关时延估计算法（GCC）26-27
• 2.2.3 GCC与SCC对比27
• 2.3 TDOA定位基本原理27-31
• 2.3.1 双曲线定位方程27-28
• 2.3.2 求解方程算法28-31
• 2.4 TDOA的定位精度研究31-35
• 2.4.1 时延估计精度及定位精度的参数指标31-33
• 2.4.2 时差定位的精度因子（GDOP）33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 基于非合作定位方的TDOA定位对抗研究36-55
• 3.1 基于伪多径信号的预处理方式建模分析36-40
• 3.1.1 基于伪多径信号的建模分析36-38
• 3.1.2 基于伪多径信号的互相关时延估计研究38-40
• 3.2 基于伪多径信号的峰值检测对抗研究40-46
• 3.2.1 最大峰值检测法40-41
• 3.2.2 上升沿门限检测算法41
• 3.2.3 基于伪多径信号时延参数的峰值检测对抗41-45
• 3.2.4 基于伪多径信号幅度参数的峰值检测对抗45-46
• 3.3 时延估计偏差在传统环境下导致定位无解的门限46-48
• 3.3.1 SNR导致定位无解的门限值46-47
• 3.3.2 单径预处理时延参数导致定位无解的门限值47-48
• 3.4 时延及幅度参数对预处理定位性能的影响48-53
• 3.4.1 各径时延差和幅度比对时延估计精度的影响49-52
• 3.4.2 各径时延差和幅度比对定位精度的影响52-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第四章 基于合作定位方的TDOA定位恢复研究55-77
• 4.1 定位恢复结构框图55-56
• 4.2 基于ⅡR结构的解预处理方式设计56-58
• 4.3 基于ⅡR结构的解预处理系统收敛性推导58-59
• 4.4 基于ⅡR结构的解预处理性能对比59-66
• 4.4.1 时延估计性能对比61-64
• 4.4.1.1 各径幅度比小于 161-62
• 4.4.1.2 各径幅度比大于 162-64
• 4.4.2 定位性能对比64-66
• 4.4.2.1 各径幅度比小于 164-65
• 4.4.2.2 各径幅度比大于 165-66
• 4.5 基于RAKE接收机的解预处理方式设计66-68
• 4.6 基于RAKE接收机的解预处理性能对比68-75
• 4.6.1 时延估计性能对比69-71
• 4.6.1.1 各径幅度比小于 169-70
• 4.6.1.2 各径幅度比大于 170-71
• 4.6.2 定位性能对比71-73
• 4.6.2.1 各径幅度比小于 171-72
• 4.6.2.2 各径幅度比大于 172-73
• 4.6.3 传统时差定位与Rake解预处理的时差定位性能对比73-75
• 4.7 本章小结75-77
• 第五章 基于预处理时差定位的几何精度稀释因子研究77-93
• 5.1 传统时差定位的几何精度稀释因子77-80
• 5.2 基于预处理的时差定位几何精度稀释因子80-85
• 5.3 传统时差定位的GDOP仿真结果85-88
• 5.4 基于预处理时差定位的GDOP仿真结果88-92
• 5.5 本章小结92-93
• 第六章 总结与展望93-95
• 6.1 本文总结及主要贡献93-94
• 6.2 下一步的研究工作94-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-99

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