基于稀疏阵列的单站无源定位算法的研究

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  本文主要对无源感知问题中的目标定位模型以及相关参数估计算法两方面展开分析。在无源定位模型方面,本文首先介绍了包含三个观测量的经典单站无源定位模型,由于该模型对波达角观测量的测量误差十分敏感,本文建立了一种仅用频率差作为观测量的单站无源定位模型,该模型需要对两个接收装置在两个观测时刻的频率测量值作差得到观测量,根据这些观测量,选用合适的滤波算法,就可以对所观测的目标进行定位和跟踪。在参数估计方面,本文引入了一种松弛互素稀疏阵列,在每一个阵元上对来波进行并行欠采样处理,在仅设置三个阵元的情况下,该阵列结构可以依次对来波的频率和波达角信息进行高精度的估计,因此本文的思路是将通过互素松弛稀疏阵列对来波参数的估计结果作为定位模型的观测量进行目标位置的滤波求解。
  仿真实验表明:在设置了三个阵元的互素松弛稀疏阵列基础上,本文提出的参数估计算法对频率的估计误差在10-9量级,对波达角的估计误差在10-3量级,可以对滤波观测量进行准确的估计;采用非线性扩展卡尔曼滤波后,在滤波初值选择合适的情况下,本文提出的多普勒频率差定位法进行目标跟踪的相对距离误差在10-4量级,可以以较高的精度对目标辐射源实现定位与跟踪。因此本文提出的单站无源定位算法在电子对抗、无源感知领域等有很广阔的应用前景。
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