相比于传统的两步定位法,直接定位技术(Direct Position Determination,DPD)具有低信噪比环境中表现优异、无需参数关联等优点。随着电磁环境的日益严峻,实现多个辐射源高精度高分辨率的直接定位成为此领域内一大研究热点。由于利用均...
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相比于传统的两步定位法,直接定位技术(Direct Position Determination,DPD)具有低信噪比环境中表现优异、无需参数关联等优点。随着电磁环境的日益严峻,实现多个辐射源高精度高分辨率的直接定位成为此领域内一大研究热点。由于利用均匀线阵定位的估计精度有限,将互质阵列引入辐射源直接定位方法中,利用互质阵列独有的优势以实现定位性能的提升。对于多基站无源定位系统来说,合适的站址布局方式可以进一步提升系统的定位性能。故本文研究了基于互质阵列的直接定位及其站址布局优化方法,主要工作内容与研究成果如下:1.在构建直接定位模型的基础上,研究了基于最大似然准则(Maximum Likelihood,ML)的单辐射源直接定位方法和基于多重信号分类算法(Multiple Signal Classification,MUSIC)的多辐射源直接定位方法,对衡量定位系统性能优劣的评价指标进行了详细分析,例如均方根误差、克拉美罗下界、几何精度稀释。仿真实验表明了低信噪比情况下辐射源直接定位相比于传统两步定位方法的性能优势。2.将互质阵列应用到直接定位中,针对基于互质阵列的直接定位方法对于虚拟阵元利用率不高的问题,提出了一种基于协方差矩阵重构的互质阵列直接定位方法(DPD of Covariance Matrix Reconstruction,CMR-DPD)。将互质阵列接收信号的协方差矩阵进行扩展得到一个数据缺失的Toeplitz矩阵,通过低秩矩阵重构理论对矩阵中填充的零元素进行恢复,最后用子空间类算求解定位结果。此方法对于虚拟阵元的利用率达到了百分之百,进一步增加了虚拟阵列孔径,在少快拍数、低信噪比环境下提高了定位精度和分辨性能,具有更好的鲁棒性。3.通过对两步无源定位系统布站方法的分析,将站址布局优化研究进一步拓展到直接定位上,为使辐射源目标在受控区域内的定位效果更好,提出了一种以直接定位的GDOP为评价指标的优化布站策略。详细分析了直接定位的克拉美罗下界,根据直接定位的CRLB得到GDOP,在此基础上建立了直接定位系统的优化布站模型,并利用粒子群算法进行求解。通过仿真分析了不同布站阵型对直接定位性能的影响,求解了特定环境下三基站及四基站的优化布站,根据实际定位环境给出了合适的布站方案。
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