基于相控阵无源定位的关键技术研究

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未来高科技战争是以电子战为主导的全方位、多层次和大纵深的信息化战争,电子战是取得军事主动权的重要手段和保证。现代战争突出的是抗干扰隐蔽攻击,有源定位系统在现代战场的生存环境愈发恶劣。具有很好的隐蔽性,极强的生存能力,探测距离远以及捕获目标种类多等优点的无源定位技术突显出了极其重要的地位,具有广阔的发展前景。定位精度是衡量无源定位系统性能的重要参数,主要有基于几何精度因子、圆概率误差、定位模糊区面积以及最大位置误差等评价方法,但均是在位置参数绝对误差的意义下进行分析。因此,作为客观的衡量标准有一定的局限性。本文以被动式相控阵雷达为载体,采用经典MUSIC算法的DOA估计获得目标辐射源的角度参数观测量,详细分析了测向交叉定位的物理模型,依据信息论相关理论,将精确定位问题等效为准确解码问题,建立了测向交叉定位的信道模型,在相对测向定位误差的意义下,提出了基于信道容量准则的无源定位精度分析,要获得较小的相对测向定位误差,则要求增大信道容量。信道容量越大,则定位精度越高。将其与位置参数绝对误差的意义下的几何精度因子、圆概率误差、定位模糊区面积以及最大位置误差等方法进行对比,计算机仿真图与仿真数据表明,信道容量准则可更加客观的衡量无源定位精度,从而为快速配置观测站达到准确的无源定位提供了理论依据。同时,本文还将其推广至测向-相位差变化率-多普勒频率变化率的定位模型中。然而在多观测站无源定位过程中,目标辐射源的数量是未知的,且所测得的角度参数是位置参数的不完全描述,则不同的测向射线相交就会产生大量的重影或虚假定位目标,严重影响对真实目标辐射源的定位。随着目标辐射源和观测站数量的增加,使得对目标辐射源的定位求解凸显为NP Hard问题。针对于此,本文基于多观测站的不同组网模式的切换等效为多种不同双观测站的定位观测状态,进而建立多观测站的动态观测数学模型,不同定位观测状态下真实目标辐射源的位置参数是稳定的,而虚假定位目标的位置参数变化剧烈,以此作为去除虚假定位目标的关键切入点。通过计算统一联合定位概率(非归一广义概率),并以序贯检测理论为核心,秉承广义概率的累乘积原则制定虚假定位目标的去除策略,实现了多观测站多目标辐射源的无源定位锁定与求解。且随着观测站的增加,多观测站的动态观测数学模型中的定位观测状态也增加,由序贯检测理论,定位观测状态的增加使得序贯检测的时间增长,统一联合定位概率的累乘积效应更加明显,因此可保证虚假定位目标的去除效果,由此也可增加真实目标辐射源的聚类点集元素的数量,因此经信道容量加权后,目标辐射源的定位位置参数也更加精确。该去除策略能够利用多次观测将其应用到对运动状态下的目标辐射源进行跟踪定位,进而获得相应的运动轨迹。
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