無源時(shí)差定位方法與精度研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)電子攻防對(duì)抗的日趨尖銳激烈,圍繞雷達(dá)所展開的干擾、隱身、低空突防和反輻射攻擊等給有源定位系統(tǒng)帶來了極大的挑戰(zhàn),而無源定位系統(tǒng)因?yàn)樽饔镁嚯x遠(yuǎn)、隱蔽性能好、且具有一定的定位精度等優(yōu)點(diǎn),逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注。事實(shí)上,利用無源定位系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)與跟蹤,并引導(dǎo)有源定位系統(tǒng)或者直接引導(dǎo)導(dǎo)彈等武器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行打擊是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的一個(gè)重要且有效的手段。
　　 本文主要致力于提高各種傳統(tǒng)無源時(shí)差定位方法的定位性能,以滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)

2、無源定位系統(tǒng)的要求的不斷提升,具體內(nèi)容包括:
　　 1.首先介紹了傳統(tǒng)的多站時(shí)差無源定位方法,包括其定位方程組的求解、定位模糊的消除以及定位無解問題的解決等,并在此基礎(chǔ)上給出了其定位協(xié)方差矩陣,然后闡述了所謂“低”目標(biāo)的具體含義,最后給出了傳統(tǒng)多站時(shí)差無源定位方法對(duì)不同高度目標(biāo)的定位性能的對(duì)比,并通過分析指出傳統(tǒng)多站時(shí)差無源定位方法在“低”目標(biāo)無源定位方面的不足正是由于其缺少高度方向上的基線所致。
　　 2.針對(duì)傳統(tǒng)多站

3、時(shí)差無源定位方法在“低”目標(biāo)無源定位方面的不足及其根本原因正是由于其缺少高度方向上的基線所致這一問題,提出了一種最直接的改進(jìn)方法——空中平臺(tái)輔助的多站時(shí)差無源定位方法,該方法通過在主站上方的一個(gè)空中觀測(cè)平臺(tái)來增加高度方向上的基線,和各地面?zhèn)刹煺疽黄鹦纬闪艘粋€(gè)冗余的定位系統(tǒng),在提高對(duì)“低”目標(biāo)無源定位性能的同時(shí),利用該冗余信息巧妙的解決了定位模糊問題。
　　 3.針對(duì)空中平臺(tái)輔助的多站時(shí)差無源定位方法需要在主站上方增加一個(gè)空中觀測(cè)

4、平臺(tái),并且需要保持該空中觀測(cè)平臺(tái)的穩(wěn)定,其成本和難度均相對(duì)較大,很多情況下難以實(shí)現(xiàn)這一問題,提出了一種新的較為容易實(shí)現(xiàn)和部署的改進(jìn)方法一一仰角測(cè)量輔助的多站時(shí)差無源定位方法,該方法在主站增加對(duì)目標(biāo)仰角的測(cè)量,和原有的三個(gè)時(shí)差測(cè)量一起形成了一個(gè)冗余的定位系統(tǒng),亦能在一定程度上提高對(duì)“低”目標(biāo)無源定位的性能,同時(shí)也能利用該冗余信息解決定位模糊問題。
　　 4.針對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)無源定位系統(tǒng)的要求的不斷提升,將運(yùn)動(dòng)學(xué)原理引入傳統(tǒng)的雙站角度

5、-時(shí)差無源定位方法,提出了一種新的雙站角度-時(shí)差變化率無源定位方法,該方法從傳統(tǒng)的雙站角度-時(shí)差無源定位方法的時(shí)差測(cè)量中提取時(shí)差變化率信息,并將其用于對(duì)目標(biāo)的無源定位當(dāng)中,推導(dǎo)了一個(gè)新的基于角度和時(shí)差變化率的定位公式,進(jìn)一步提高了傳統(tǒng)雙站角度-時(shí)差無源定位方法的定位性能。此外,本章還介紹了兩種常用的時(shí)差變化率提取方法--差分方法和Kalman方法,并對(duì)這兩種方法提取時(shí)差變化率的性能進(jìn)行了對(duì)比:通過選擇合適的差分時(shí)間間隔△T可以獲得比原始

6、時(shí)差測(cè)量精度更高的時(shí)差變化率提取精度,基于Singer模型的Kalman濾波平滑后能進(jìn)一步提高時(shí)差變化率的提取精度。
　　 5.針對(duì)無源定位系統(tǒng)初始估計(jì)誤差較大、實(shí)時(shí)性要求較高這一特點(diǎn),在分析現(xiàn)有主要非線性濾波方法局限性的基礎(chǔ)上,提出了一種針對(duì)無源定位系統(tǒng)的改進(jìn)型迭代卡爾曼濾波方法,該方法從傳統(tǒng)迭代卡爾曼濾波方法的實(shí)質(zhì)(高斯牛頓迭代逼近最大似然估計(jì))入手,首先通過修正高斯牛頓迭代的目標(biāo)函數(shù)得到了一個(gè)新的基于一步高斯牛頓迭代的濾波