慢速单平台高精度无源定位技术研究

摘要

现代舰载电子战争当中，舰载单站无源定位技术具有独立性好、隐蔽性强、作用距离远、相对灵活等诸多优点，可以很好的克服了多站无源定位技术中时间同步难、数据融合复杂等问题，同时很好的弥补了有源雷达容易被发觉、难以实现对低空突防以及隐身目标的探测问题，成为目前定位与跟踪领域被广泛研究的热点内容。
　　信号源定位在阵列信号处理中也是一直被研究的问题，其主要任务是根据阵列天线输出的数据，计算出目标信号源的空间位置信息，与传统的舰载单站无源定位方法相比，基于阵列信号处理的定位方法，其概念直观清晰，定位速度及精度都传统的方法都高很多，在现代海战越来越重视高速度和高精度的需求下，有着更广阔的应用前景及更高的实用价值。
　　本文对单站无源定位及跟踪技术的国内外情况进行了分析，并对现有的单站无源定位及跟踪滤波方法进行总结，以阵列信号处理为基础，根据阵列和目标的距离关系，分别针对近场模型和远场模型研究多种定位方法，包括基于对称阵列的对阵子阵定位法、基于对称阵列的输出重构Toeplitz Hemitian矩阵的定位方法、基于近场模型下对称阵列的稀疏信号恢复定位方法、远场模型下的三角合成定位法、基于多次观测得到的阵列输出数据的子空间数据融合定位法，并对每一种方法的原理进行了详细的描述及实验，经仿真比较后确定了基于近场模型的舰载平台单站无源定位方法；然后针对运动目标，在卡尔曼滤波统一框架下运用确定性采样卡尔曼滤波算法对原始数据进行滤波处理，并针对容积卡尔曼滤波算法提出了平方根容积卡尔曼信息滤波算法，不仅提高了滤波跟踪的稳定性，而且提高了收敛速度和定位精度，将其和IMM算法相结合用于机动目标的跟踪同样得到了很好的效果；最后本文设计了一种定位系统实现方案，利用矩形阵列结构的阵列天线实现对目标全方位的定位与跟踪，给出了系统框图，并对定位流程进行了详细介绍。

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第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.3 单站无源定位的关键技术进展

1.4 本论文的结构安排

第二章 慢速单平台无源定位方法研究

2.1 慢速单平台定位方法

2.2 慢速单平台特点

2.3 基于近场模型的定位方法

2.4 基于远场模型的定位方法

2.5 本章小结

第三章 慢速单平台被动跟踪算法研究

3.1 匀速目标的跟踪滤波的数学模型

3.2 匀速目标跟踪滤波算法

3.3 平方根容积卡尔曼信息滤波算法

3.4 机动目标跟踪滤波

3.5 本章小结

第四章 慢速单平台定位系统实现方案

4.1 系统设计

4.2 系统组成与软件处理流程

4.3 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果