去中心化時(shí)差頻差直接定位方法

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1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252017V01．38No5SSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaaedu．CRhkxb@buaa．edu．ca去中心化時(shí)差頻差直接定位方法朱穎童*，董春曦，董陽(yáng)陽(yáng)，許錦，趙國(guó)慶西安電子科技大學(xué)電子信息攻防對(duì)抗與仿真技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安710071摘要：針對(duì)原始利用時(shí)差頻差的直接定位(DPD)方法存在數(shù)據(jù)傳輸量和計(jì)算量大的瓶頸，提出了兩種去中心化直接定位方法。第1種方法采用去中心化配對(duì)方案，只將各觀測(cè)站截獲信號(hào)在站間進(jìn)行一次傳輸，將數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算

2、分散到各觀測(cè)站間并行計(jì)算互模糊函數(shù)(CAF)，構(gòu)造僅滿足滿秩條件的互模糊矩陣(cAM)。第2種方法根據(jù)推導(dǎo)的任意互模糊函數(shù)間關(guān)系公式，采用歸約方式去中心化的在各觀測(cè)站并行計(jì)算余下互模糊函數(shù)，補(bǔ)全互模糊矩陣。兩種方法都降低了直接定位數(shù)據(jù)傳輸量，提高了計(jì)算效率。性能分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明本文兩種方法精度性能優(yōu)于兩步定位方法，在低信噪比時(shí)兩種方法都可達(dá)到比較理想的精度性能，在高信噪比時(shí)第2種方法與原始直接定位方法的精度性能相當(dāng)。關(guān)鍵詞：直接定位；無(wú)源定位；互模糊函數(shù)；去中心化；觀測(cè)站配對(duì)；克拉美羅下界中圖分類(lèi)號(hào)：V247．5；TN971文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—6893(2

3、017)05—320727—13無(wú)源定位具有作用距離遠(yuǎn)，安全隱蔽性能好等優(yōu)勢(shì)，是電子對(duì)抗的一個(gè)重要的研究方向[1]。無(wú)源定位已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、衛(wèi)星、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等平臺(tái)。近年來(lái)將無(wú)源定位應(yīng)用于低成本無(wú)人機(jī)蜂群(L0w-CostUAVSwarmTechnology，LOCUST)這類(lèi)自組協(xié)同受尺寸、重量、功率、成本(SizeWeightandPowerCost，SWaP—C)‘21約束的分布式平臺(tái)，對(duì)定位算法提出了更苛刻的要求。無(wú)源定位一般采用兩步定位方法，首先利用截獲信號(hào)估計(jì)到達(dá)角(DirectionOfArrival，DOA)、到達(dá)時(shí)間(TimeOfArrival，TO

4、A)、時(shí)差(TimeDifferenceOfArrival，TDOA)、頻差(Fre-quencyDifferenceOfArrival，F(xiàn)DOA)和信號(hào)強(qiáng)度(ReceivedSignalStrength，RSS)等參數(shù)，再利用這些參數(shù)估計(jì)輻射源位置。Wax和Kailath[33首先提出了直接利用多個(gè)陣列的信號(hào)采樣，計(jì)算協(xié)方差矩陣實(shí)現(xiàn)窄帶輻射源數(shù)目及位置的一步估計(jì)，并討論了位置與頻率聯(lián)合估計(jì)以及運(yùn)動(dòng)輻射源的情況。Weiss等[4’7]將直接利用信號(hào)實(shí)現(xiàn)輻射源位置一步估計(jì)的方法命名為直接定位(DirectPositionDetermination，DPD)方法。這類(lèi)方法避免

5、了兩步方法所需的信號(hào)分選和參數(shù)配對(duì)過(guò)程，且可在低信噪比下得到精度更高的定位結(jié)果。0ispuu和Nickel[83首先提出運(yùn)動(dòng)單站天線陣列對(duì)多個(gè)間歇輻射的輻射源目標(biāo)的檢測(cè)和直接定位方法。郭福成等凹。1叩提出利用運(yùn)動(dòng)單站干涉儀接收的信號(hào)數(shù)據(jù)估計(jì)輻射源位置的直接定位方法，采用一組干涉儀便可對(duì)多個(gè)頻段輻射源進(jìn)行定位，且在低信噪比下優(yōu)于多通道干涉儀僅測(cè)角和長(zhǎng)基線相位差變化率定位方法。王鼎等n門(mén)也采用運(yùn)動(dòng)單站天線陣，依據(jù)相位調(diào)制信號(hào)具有的恒包絡(luò)特性，根據(jù)最大似然準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)輻射源的直接定位，明顯提高了位置估計(jì)的精度。Bosse等[123提出GlobalMUSIC方法實(shí)現(xiàn)收稿日期：2016

6、．08—30；退修日期：2016—11—28；錄用日期：2016-12-22；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2017-01—0915：50網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／11．1929．V．201701091550．002htmI基金項(xiàng)目：國(guó)家“973”計(jì)劃(61**81)；國(guó)家“863”計(jì)劃(2014AA80**086H)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金(JBl40203)*通訊作者．E-mail：zhuyt—xd@163．com鰳帛格武t朱穎童．董春曦．董陽(yáng)陽(yáng)。等．去中心化時(shí)差頻差直接定位方法￡JI．航空學(xué)報(bào)．2017。38(5)：320727．ZHUY

7、T．DONGCX．DONGYY，eta1．DecentralizeddirectpositiondeterminationmethodbasedonTDOAandFDOAfJ]．ActaAeronauticaetAstro—nauticaSinica，2017，38(5)?320727320727．1航空學(xué)報(bào)多站天線陣對(duì)多個(gè)輻射源目標(biāo)的直接定位。黃志英等[1朝在實(shí)現(xiàn)多站天線陣對(duì)多個(gè)輻射源直接定位時(shí)考慮陣列的非一致噪聲，通過(guò)交替迭代的方式對(duì)噪聲協(xié)方差矩陣以及目標(biāo)位置進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)。Weiss等在文獻(xiàn)[6—7]中分別提出了多個(gè)觀測(cè)站