单星无源定位中多普勒信息参数测量技术研究.pdf

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1、单星无源定位中多普勒信息参数测量技术研究商春恒2015年1月中图分类号：TN971UDC分类号：654.9单星无源定位中多普勒信息参数测量技术研究作者姓名商春恒学院名称信息与电子学院指导教师赵兴浩答辩委员会主席王祖林教授申请学位工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月22日ResearchHigh-precisionMeasurementofDopplerinPassiveLocationbySingleSatelliteCandidateName：ChunhengShangSchoolor

2、Department:SchoolofInformationandElectronicsFacultyMentor:XinghaoZhaoChair,ThesisCommittee：Prof.ZulinWangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：InformationandCommunicationEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January22，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学

3、位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本课题主要研究了单星定位系统中多普勒信息参数的提取技术，在星载平台情况下，卫星接收机接收到的信号能量小，信噪比低，并且随着低截获信号（LPI）的广泛使用，进一步增加了信号接收机

4、分析信号，提取信号参数的难度。现有的测频精度及卫星定轨精度对定位误差影响较小，在低信噪比下，精确估计出信号的多普勒信息成为单星无源定位系统中的关键因素。无源定位中，作为观测参量载体的目标信号，其类型和形式往往是多样且未知的；脉冲大多持续时间非常短，由单个脉冲信号难以得到精确的参数估计；径向加速度引起的多普勒频率变化率参数更为细微，一般为100Hz/s量级，在具有脉内相位调制的信号中，会与未知的调制参数结合起来，增加测量的难度；接收到的信号比较微弱，信噪比很低。目标信号的这些特点使得传统的参数估计方法精度大大下降。因此，针对不同信号

5、特性，提出正确有效的多普勒信息参数估计方法，是很有意义也是有必要的。本文针对目标信号的以上特点，对传统信号模型及测量方法进行改进，分别从时间域和频率域以及时频联合域提取信号的多普勒信息，本文主要的研究内容：（1）研究了基于运动学的单星定位原理，把单星定位系统中，定位需要的加速度参数转化为时间多普勒信息和频率多普勒信息，并且分别分析了时间多普勒和频率多普勒对定位的影响。（2）研究了频率域多普勒信息的测量技术，介绍了正弦信号，线性调频信号的信号模型及相应的相参积累算法，在此基础上，研究了三次相位信号的多普勒信息测量算法，并进行了仿真验

6、证。(3)研究了时间域多普勒信息的测量技术，对自相关积累算法进行改进，利用分数时延算法解决了采样间隔与脉冲重复周期不匹配时的时延估计问题。(4)提出了基于匹配滤波和基于相邻脉冲互相关的两种时频联合多普勒信息估计算法，在时延估计的同时，利用信号相位信息，估计出频率多普勒变化率，进一步提高了多普勒信息估计精度，具有良好的工程实施意义。关键词：单星定位，多普勒，变化率，时频联合I北京理工大学硕士学位论文AbstractThistopicmainlyresearchhigh-precisionmeasurementofDopplerinp

7、assivelocationbysinglesatellite.Inthecaseofspaceborneplatforms,satellitereceiverreceivesthesignalenergyisweak,andWithlowprobabilityofintercept(LPI)signalswideapplication,furtherincreasingthesignalreceiversignalanalysis,theabilitytoextractthesignalparameters。Inthesingl

8、esatellitelocatingsystemsignalfromtheDopplerinformationprecisionmadetoensurehighpositioningaccuracy,atlowSNR,howtoaccuratees