多站无源时差频差联合定位算法研究与多核DSP实现

发布时间：2020-05-31 12:09

【摘要】：现代电子战中,由于无源定位具有良好的隐蔽性、抗干扰能力强等优点,逐渐成为各国研究的重点,对辐射源精确定位是对敌方目标进行打击、干扰的首要条件,也是获取战场情报的先决条件,对掌握战场信息具有重要的意思。根据观测的参数不同,目前多站无源定位体质可分为TDOA定位、FDOA定位、AOA定位等以及多参数融合的联合定位等。随着科技的发展,现代定位系统对目标的定位性能提出更高的要求,传统的单核DSP由于处理速度、传输带宽的限制等均已无法满足我们所提出的需求。近些年,芯片集成技术的高速发展,一些高性能多核DSP的问世,其处理速度、传输带宽都有较大的提升,如何实时的实现对辐射源定位成为了整个定位环节的最后一步。本文结合硬件多核DSP,在运动多观测站下,对运动辐射源目标定位进行以下研究,分别为时差频差联合定位算法的研究以及算法在多核DSP中并行运算。首先,针对时差和频差两个测量信息利用单一测量参数进行无源定位进行分析,对时差定位和频差定位中常用的一些算法进行对比,并进行精度分析。其次,在多站TDOA/FDOA联合定位的体质下,提出了优化PSO算法进行定位解算,先利用时差信息和频差信息组合成时差频差联合定位方程求出目标函数作为优化PSO算法中适应度函数。针对传统PSO算法中容易出现局部最优的问题,本算法进行了改进,将权重值计算进行优化,使其能更快速的收敛;对每次更新后的种群进行淘汰、杂交等,使种群中的粒子始终保持为最优秀,并且使种群保持一定的多样性,避免出现局部最优。在使用优化PSO算法进行定位解算时,直接就能对目标位置和速度进行求解。通过MATLAB仿真实验得出在一定的噪声下,优化PSO算法估计的目标位置的均方根误差接近CRLB,并且多站TDOA/FDOA联合定位体制在定位精度上要优于只利用单一测量信息的定位体制。最后,设计多站时差频差联合定位在多核DSP信号处理板上的方案,给出了系统的整体流程架构,研究了在多核DSP上实现算法任务的分配,以及核间通信核共享内存的处理等问题,并介绍了各个模块的功能以及使用说明。设计算法在多核DSP上的实现流程,来提高定位精度,减少定位时间,提升系统的整体性能。并对系统的各项功能以及性能指标进行硬件测试,通过分析可以验证本系统设计的合理性,能够满足设计需求。
【图文】：

子午面,直角坐标系,参考椭球面,目标点

图 2.1 参考椭球面与子午面直角坐标系1 为我们建立的子午面直角坐标系 XOZ，假设P 点为目标点，过P 椭圆P ，设P 的坐标为1 1（ X ,Y）。显然可知。P 点满足椭圆方程2 22 21X Ya b 2.1 中，在过P 点的椭圆的切线与横轴交于 Q 点，由斜率定义可得2121tan cotbXBa Y 式（2-1）、式（2-2）可解出2 21212 21cos1 sin(1 )sin1 sina BXe Ba e BYe B 2.1 可知1X N cosB，卯酉圈曲率半径为2 211 sinaNe B 。

模型图,时差定位,模型,双曲面

22 22 2( )(1 )X YZH X Y ae 无源定位原理术实际上是根据“罗兰”定位系统[27]衍生过来的，时差未知目标信号来完成对未知目标的定位，“罗兰”定位来确定自身的位置。根据同一辐射源信号脉冲到达各个观测站的时间差来测站无法直接接收到辐射源信号脉冲的发射时间，因此脉冲到达不同观测站的时间差来进行定位的。通常需要个或多个时差，来构成多个双曲面，当只有三个观测站束条件，，来构成定位方程组进行求解定位。而对于四站成三个双曲面，这三个双曲面相交于一点，该点即为所
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：E11;TN97

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