基于一维角度测量的三维定位方法研究

发布时间：2021-10-26 20:39

　　基于目标到达角（Angle of Arrival,AOA）测量的定位方法是目前研究最广泛的定位方法之一。传统的基于阵列测向的定位方法通常利用目标来波方向的一维角度测量估计目标的二维位置,而在更具有实际应用价值的三维定位中,则需要利用二维阵列同时估计出目标的方位角和俯仰角。这不仅会增加定位成本,而且在阵列部署以及阵元校准等问题上也更加复杂。因此,本文研究了利用一维角度测量对目标进行三维定位的方法,主要内容如下:1.从线性阵列出发,通过分析三维空间中的目标与线性阵列之间的几何位置关系,建立了一个新的线阵测角模型。与传统的线阵测量模型相比,利用该模型下的一维角度测量值可以实现对二维场景和三维场景下目标的精准定位,能够实现对基于AOA测量的二维和三维定位模型的统一表述。并且,当目标与所有阵列位于同一平面时,在该模型下对目标进行二维定位与传统的基于AOA测量的定位方法等效。在此基础上,针对二维定位中传统定位方法对一维角度测量取正切会导致180?方向模糊的问题,本文提出了一种基于正性约束的交叉定位方法,消除了由该问题产生的定位虚假点,提高了定位精度。2.针对目标位于三维空间中的情况,本文基于一维角... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 阵列测向技术研究现状
        1.2.2 无源定位技术研究现状
    1.3 本文的主要工作及章节安排
第二章 统一的测角模型和正性约束定位方法
    2.1 问题模型
        2.1.1 一维角度的测量模型
        2.1.2 基于一维角度测量的二维定位模型
    2.2 基于正性约束的交叉定位方法
        2.2.1 基于正性约束的最小二乘算法
        2.2.2 复杂度分析
    2.3 仿真结果分析
    2.4 本章小结
第三章 一维测角三维定位模型与CRLB分析
    3.1 问题描述
    3.2 与传统AOA测量模型的关系
    3.3 克拉美劳界
        3.3.1 一般情况下的CRLB推导
        3.3.2 极端情况下病态的CRLB分析
        3.3.3 特定应用场景中简化的CRLB分析
    3.4 仿真结果及分析
        3.4.1 不同传感器位置及线阵摆放方式对定位CRLB的影响分析
        3.4.2 不同传感器位置及线阵摆放方式对定位GDOP的影响分析
        3.4.3 与传统AOA定位CRLB的比较
    3.5 本章小结
第四章 基于半正定松弛的一维测角三维定位方法
    4.1 问题描述
    4.2 伪线性加权最小二乘定位方法
        4.2.1 伪线性近似
        4.2.2 最优权向量的选择
    4.3 基于半正定松弛的定位方法
        4.3.1 代价函数与约束条件的半正定松弛方法
        4.3.2 复杂度分析
    4.4 仿真结果及分析
        4.4.1 最小二乘定位方法的仿真
        4.4.2 半正定规划定位方法的仿真
    4.5 本章小结
第五章 基于一维角度测量的三维定位快速算法
    5.1 问题描述
    5.2 交替迭代定位方法
        5.2.1 交替迭代原理
        5.2.2 迭代步骤
        5.2.3 最优权向量选择
    5.3 高斯-牛顿算法
        5.3.1 最大似然解
        5.3.2 初始点的选择
    5.4 复杂度分析
    5.5 仿真结果分析
        5.5.1 收敛路径仿真
        5.5.2 定位性能仿真
    5.6 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：3460168