时差测量与无源定位算法研究

发布时间：2017-05-04 09:05

  本文关键词：时差测量与无源定位算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：时差定位技术是无源定位技术的一重要分支,传统的时差定位技术通常采用间接定位法,也即首先测量目标所辐射或反射的信号到达不同观测站间的时差,然后利用该时差测量值建立定位方程组解算目标位置。在间接定位法中,时差测量的精度直接影响到最终目标定位性能。鉴于此,本文重点研究了时差测量技术。此外,随着集成电路运算能力的增强,计算负荷较大的具有较高定位精度的直接定位技术逐渐受到研究人员的关注,直接定位方法直接利用观测信号估计出目标位置,避免了间接定位法中原本存在约束关系的中间参数估计与位置解算两过程独立执行所导致的定位性能损失。于是本文随后研究了直接定位方法。下面将从时差测量与直接定位方法两个方面简要介绍本文的主要研究工作与贡献。1.在多径环境下,提出了一种利用归一化互谱的子空间高分辨率时差估计算法,该方法不需要估计辐射源信号的波形或功率谱,提高了高分辨时延估计算法的运算效率。2.提出了一种同时利用多站观测信号进行频域盲波束形成的宽带信号时差测量方法,该方法利用定位几何结构对真实时差的约束关系提高了时差估计在低信噪比下的精度。3.推导了系统时钟频率相位误差下的时差估计CRLB与系统时钟相位噪声下的时差估计CRLB,这些结论不但为提高时差估计性能指明方向,也为时差定位系统中根据系统时差测量精度指标选择时钟器件提供了依据。4.在非相干接收下,提出了混频误差与时差联合估计的方法,进一步考虑到混频时钟与采样时钟源自于同一系统时钟的特性,提出了系统时钟误差与时差最大似然联合估计的方法,误差与时差联合估计的方法不但提高了时差估计性能,而且误差估计结果还能用于时钟校准。5.面对多径传播与非相干接收场景,提出了一种基于Gibbs采样的多径时延估计算法,该算法不但多径时延估计精度优于传统方法,而且还能准确估计出多径数。6.提出了基于最小化联合熵的平坦谱信号直接位置确定算法,其定位精度虽不及最大似然直接位置确定算法,但优于传统的间接定位法,且该方法的分辨率高于最大似然直接定位法。7.提出了一种自适应直接位置确定算法,该算法依据梯度下降原理自动寻找辐射源位置,降低了搜索类直接定位法的运算量,同时该算法还能揭示出不同基带观测信号间的信噪比关系。
【关键词】：时差测量 无源定位 直接位置确定 时频同步 多径传播
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 缩略词表12-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 研究背景与意义15-16
• 1.2 辐射源定位技术的发展与研究现状16-19
• 1.3 本文主要内容与结构安排19-21
• 第二章 时差估计理论与算法21-50
• 2.1 时差估计的分辨率21-23
• 2.2 时差估计的CRLB23-28
• 2.2.1 单径模型下的CRLB23-25
• 2.2.2 多径模型下的CRLB25-28
• 2.3 AM与FM信号时差估计讨论28-32
• 2.3.1 AM信号28-30
• 2.3.2 FM信号30-32
• 2.4 频域高分辨时差测量算法32-35
• 2.5 基于归一化互谱的高分辨时差测量算法35-37
• 2.6 时域盲波束形成与时差测量37-40
• 2.7 基于频域盲波束形成的时差测量算法40-43
• 2.8 仿真结果43-48
• 2.8.1 高分辨时差估计方法仿真结果44-46
• 2.8.2 基于盲波束形成的时差估计方法仿真结果46-48
• 2.9 本章小结48-50
• 第三章 时延估计中的非理想因素分析50-78
• 3.1 时差估计中的非理想因素50-52
• 3.2 时频同步误差对时差估计的影响52-62
• 3.2.1 混频本振频率相位一致性误差52-55
• 3.2.2 异地采样频率一致性误差55-56
• 3.2.3 时间标记与误差分析56-59
• 3.2.4 仿真结果59-62
• 3.3 相位噪声与时延估计的CRLB62-73
• 3.3.1 相位噪声下时差测量模型62-64
• 3.3.2 相位噪声对相关峰的影响64-66
• 3.3.3 相位噪声与加性噪声下的CRLB66-71
• 3.3.4 仿真比较71-73
• 3.4 时频同步误差对双基MIMO雷达距离测量的影响73-77
• 3.4.1 理想时频同步下双基MIMO距离测量的CRLB73-75
• 3.4.2 非理想时频同步下双基MIMO距离测量的CRLB75-76
• 3.4.3 仿真结果76-77
• 3.5 本章小结77-78
• 第四章 混频及采样误差下的时延估计78-109
• 4.1 混频误差下的近似最大似然时差估计算法78-83
• 4.1.1 近似最大似然估计78-80
• 4.1.2 二维搜索方法80-81
• 4.1.3 一维搜索方法81-83
• 4.2 混频与采样误差下的最大似然时延估计算法83-88
• 4.2.1 算法假定与信号模型83-86
• 4.2.2 时钟误差与时延的联合最大似然估计86-88
• 4.3 混频及采样误差与时延估计的CRLB88-95
• 4.4 基于Gibbs采样的多径时延估计算法95-100
• 4.4.1 非相干接收下基于Gibbs采样的时延估计算法96-99
• 4.4.2 多径数的确定99-100
• 4.5 仿真结果100-108
• 4.5.1 混频误差下AML算法仿真100-101
• 4.5.2 混频与采样误差下最大似然时延估计算法仿真101-105
• 4.5.3 基于Gibbs采样的多径时延估计算法仿真105-108
• 4.6 本章小结108-109
• 第五章 基于最小联合熵的直接定位109-122
• 5.1 最大似然直接定位算法109-110
• 5.2 最小联合熵直接定位算法110-113
• 5.3 直接定位的CRLB113-116
• 5.4 仿真结果116-120
• 5.5 本章小结120-122
• 第六章 自适应直接定位122-139
• 6.1 自适应直接定位算法122-126
• 6.2 自适应直接定位算法性能分析126-131
• 6.2.1 稳态性能分析126-130
• 6.2.2 计算复杂度比较130-131
• 6.3 仿真结果131-138
• 6.4 本章小结138-139
• 第七章 间接定位与直接定位性能比较分析139-154
• 7.1 间接定位中的模糊消除139-142
• 7.2 间接定位精度分析142-151
• 7.2.1 时差定位的精度分析142-147
• 7.2.2 时差定位的GDOP仿真147-151
• 7.3 间接定位与直接定位精度的几何分布仿真比较151-152
• 7.4 本章小结152-154
• 第八章 总结与展望154-157
• 8.1 全文总结154-155
• 8.2 工作展望155-157
• 致谢157-158
• 参考文献158-168
• 攻博期间取得的研究成果168-170

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本文编号：344772