去中心化时差频差直接定位方法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252017V01．38No5SSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaaedu．CRhkxb@buaa．edu．ca去中心化时差频差直接定位方法朱颖童*，董春曦，董阳阳，许锦，赵国庆西安电子科技大学电子信息攻防对抗与仿真技术教育部重点实验室，西安710071摘要：针对原始利用时差频差的直接定位(DPD)方法存在数据传输量和计算量大的瓶颈，提出了两种去中心化直接定位方法。第1种方法采用去中心化配对方案，只将各观测站截获信号在站间进行一次传输，将数据传输和计算

2、分散到各观测站间并行计算互模糊函数(CAF)，构造仅满足满秩条件的互模糊矩阵(cAM)。第2种方法根据推导的任意互模糊函数间关系公式，采用归约方式去中心化的在各观测站并行计算余下互模糊函数，补全互模糊矩阵。两种方法都降低了直接定位数据传输量，提高了计算效率。性能分析和仿真实验表明本文两种方法精度性能优于两步定位方法，在低信噪比时两种方法都可达到比较理想的精度性能，在高信噪比时第2种方法与原始直接定位方法的精度性能相当。关键词：直接定位；无源定位；互模糊函数；去中心化；观测站配对；克拉美罗下界中图分类号：V247．5；TN971文献标识码：A文章编号：1000—6893(2

3、017)05—320727—13无源定位具有作用距离远，安全隐蔽性能好等优势，是电子对抗的一个重要的研究方向[1]。无源定位已广泛应用于飞机、卫星、无线传感器网络等平台。近年来将无源定位应用于低成本无人机蜂群(L0w-CostUAVSwarmTechnology，LOCUST)这类自组协同受尺寸、重量、功率、成本(SizeWeightandPowerCost，SWaP—C)‘21约束的分布式平台，对定位算法提出了更苛刻的要求。无源定位一般采用两步定位方法，首先利用截获信号估计到达角(DirectionOfArrival，DOA)、到达时间(TimeOfArrival，TO

4、A)、时差(TimeDifferenceOfArrival，TDOA)、频差(Fre-quencyDifferenceOfArrival，FDOA)和信号强度(ReceivedSignalStrength，RSS)等参数，再利用这些参数估计辐射源位置。Wax和Kailath[33首先提出了直接利用多个阵列的信号采样，计算协方差矩阵实现窄带辐射源数目及位置的一步估计，并讨论了位置与频率联合估计以及运动辐射源的情况。Weiss等[4’7]将直接利用信号实现辐射源位置一步估计的方法命名为直接定位(DirectPositionDetermination，DPD)方法。这类方法避免

5、了两步方法所需的信号分选和参数配对过程，且可在低信噪比下得到精度更高的定位结果。0ispuu和Nickel[83首先提出运动单站天线阵列对多个间歇辐射的辐射源目标的检测和直接定位方法。郭福成等凹。1叩提出利用运动单站干涉仪接收的信号数据估计辐射源位置的直接定位方法，采用一组干涉仪便可对多个频段辐射源进行定位，且在低信噪比下优于多通道干涉仪仅测角和长基线相位差变化率定位方法。王鼎等n门也采用运动单站天线阵，依据相位调制信号具有的恒包络特性，根据最大似然准则实现辐射源的直接定位，明显提高了位置估计的精度。Bosse等[123提出GlobalMUSIC方法实现收稿日期：2016

6、．08—30；退修日期：2016—11—28；录用日期：2016-12-22；网络出版时间：2017-01—0915：50网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／11．1929．V．201701091550．002htmI基金项目：国家“973”计划(61**81)；国家“863”计划(2014AA80**086H)；中央高校基本科研业务费专项资金(JBl40203)*通讯作者．E-mail：zhuyt—xd@163．com鳓帛格武t朱颖童．董春曦．董阳阳。等．去中心化时差频差直接定位方法￡JI．航空学报．2017。38(5)：320727．ZHUY

7、T．DONGCX．DONGYY，eta1．DecentralizeddirectpositiondeterminationmethodbasedonTDOAandFDOAfJ]．ActaAeronauticaetAstro—nauticaSinica，2017，38(5)?320727320727．1航空学报多站天线阵对多个辐射源目标的直接定位。黄志英等[1朝在实现多站天线阵对多个辐射源直接定位时考虑阵列的非一致噪声，通过交替迭代的方式对噪声协方差矩阵以及目标位置进行联合估计。Weiss等在文献[6—7]中分别提出了多个观测站