多站无源时差定位系统布站方法研究

发布时间：2020-04-03 00:28

【摘要】：在现代电子信息战环境中,目标的侦察和定位是电子战领域的重要研究内容。随着电子对抗和防御技术的不断发展,无源时差定位技术因其生存能力强、探测距离远、定位精度高的优点得到广泛的研究和应用。无源TDOA定位系统基站的布站位置是影响其定位性能的重要因素之一,因此本文以无源TDOA定位系统为研究对象,深入研究了多站无源TDOA定位系统的布站方法。本文所研究的内容有以下几个方面:首先,介绍了无源时差定位技术的基本原理,建立了无源时差定位系统基本模型,推导了测量直角坐标系下TDOA定位系统对二维平面目标位置和三维空间目标位置的求解。针对定位过程中存在的定位模糊和无解的问题,研究了基站布局和TDOA测量误差对定位模糊和无解的影响并给出了改善定位模糊和无解的方法。其次,研究了无源时差定位系统规则布站的布站方法。通过对规则布站下几何精度稀释(GDOP)的推导,得出影响规则布站定位精度的因素。研究并仿真了在不同因素影响下规则布站的GDOP分布,得到规则布站的布站策略。最后通过仿真分析目标从不同方向来袭时,不同布站阵型下TDOA定位系统对目标的定位精度,研究提出了针对固定目标和运动目标的规则布站的布站方法。然后,研究了基于最优化布站模型的布站方法。针对实际情况下可选布站位置无法满足规则布站位置要求,或规则布站下对目标区域的定位精度不能达到指定要求的问题,提出了将无源时差定位系统的布站问题转化为最优化问题进行求解。通过确定自变量、约束条件和目标函数建立多站无源TDOA定位系统的最优化布站模型,研究了用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)求解最优布站的流程和方法,并比较了两种优化算法求解最优布站位置时的性能。最后,研究了考虑基站时差测量性能差异的最优布站方法。由于实际侦察定位环境中,TDOA测量误差受多种因素的影响,因此提出将TDOA测量误差的标准差视为由目标信号参数、信噪比和传播距离等决定的一个函数,推导了在该TDOA测量误差影响下的定位精度的CRLB,将目标区域CRLB迹的平均值作为最优布站模型的目标函数来求解最优布站位置。同时,研究了对灰狼优化算法(GWO)的改进,提出了改进后的混合灰狼优化算法(M-GWO),并分析了其求解最优布站的流程。之后,研究了在不同时差测量方式下,GA、PSO、GWO和M-GWO算法对最优布站位置的求解,比较了四种算法求解的结果和性能,总结了考虑基站时差测量性能差异的最优布站方法。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN95

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