无线定位技术在军事和民用领域具有重要应用,相关定位算法层出不穷,其中以基于参数估计的定位方法最为成熟。其基本思路是首先进行目标信源的波达方向、时间、频差等参数估计,然后根据几何关系建立定位方程实现目标位置解算。这种参数估计和位置解算相分离的两步定位方法处理简单,但数据处理过程中不可避免造成位置信息损失,导致无法获得最优的估计性能。直接定位技术利用信号数据域信息直接完成目标位置求解,无需定位参数估计,有效减少了两步定位方法的信息损失,具有更高定位精度,现已成为无线定位领域的研究热点。本课题以某军队重点项目为依托,以定位精度和计算复杂度为优化目标,开展了基于阵列天线模型的直接定位理论与技术研究,论文主要工作及创新点如下:1.针对常规阵列数据域直接定位算法未能有效利用多普勒频移信息的问题,提出一种融合多普勒频移信息的阵列数据域直接定位算法。首先构建了融合多普勒频移信息的阵列数据域直接定位模型,然后基于最大似然准则将信源位置估计转化为求解位置信息矩阵最大特征值问题,并利用矩阵转置性质降低复杂度,最后推导了该直接定位模型的克拉美罗界。仿真结果表明,较阵列数据域直接定位算法以及多普勒频移直接定位算法,所提算法的定位精度具有较大提高。2.针对现有直接定位算法大都无法适应对分布源高精度定位问题,提出了一种面向分布源的直接定位算法。首先构建了更能准确描述信源真实空间分布特性的分布源直接定位模型,然后针对单分布源和多分布源情形,分别给出了精度最优的最大似然分布源直接定位算法和复杂度较低的广义子空间分布源直接定位算法,最后给出了新模型的克拉美罗界。仿真结果表明,所提算法对分布源的定位精度明显提升。3.针对基于网格遍历搜索的直接定位算法计算量过大问题,提出了一种基于改进遗传算法的快速直接定位算法。首先设计出基于锐化思想的适应度函数,大大增强算法选优能力;然后优化迭代停止策略,有效降低算法陷入局部最优的可能性。仿真结果表明,所提算法在保证收敛精度前提下,计算量以95%概率下降3个数量级。4.在深入挖掘遗传直接定位算法的适应度函数和遗传操作并行处理特性的基础上,设计出一种可有效提高遗传直接定位算法计算效率的GPU并行运算架构。基于GPU平台的实验结果表明,该架构计算效率高效,具有工程应用价值。