基于LBI的单站单脉冲无源定位新技术研究

论文摘要

长基线干涉仪(long baseline interferometer, LBI)体制无源定位技术是当前理论研究和工程实践研究的热点问题。但是现有研究多集中于平面波前测量模型下运动单平台体制,而且基于运动学原理的单站无源定位方法大多需要积累多个脉冲的数据,如果脉冲数据较少或信号波形复杂而导致多辐射源信号分选困难,则积累效果差导致其无法定位,从而使得该方法在应用时受到一定限制。论文针对以上问题,研究提出了一种基于LBI的单站单脉冲无源定位新体制,并对LBI球面波前测量模型、相位差解模糊方法以及其它工程实现关键技术进行了较为系统地研究与探索。论文的研究围绕基于LBI的单站单脉冲无源定位新技术展开,具体工作如下:第二章详细研究了二维空间中基于LBI的单站单脉冲无源定位体制,对定位精度进行了理论分析和计算机仿真,深入分析了单一测量误差对定位误差的影响,指出基线长度测量误差是影响定位精度的主要因素。提出了球面波前测量模型下相位差解模糊算法,并对该算法的适用条件及效能进行了理论分析和计算机仿真;第三章研究了三维空间中LBI单站单脉冲无源定位问题。提出了基于Y型阵列的LBI单脉冲无源定位体制,理论上分析了该方法定位精度并利用计算机仿真验证了分析的正确性。针对正交基线研究了单脉冲定位体制和相位差模糊问题,提出了基于正交基线的球面波前测量模型下的相位差解模糊方法;第四章研究了LBI单脉冲定位系统工程实现的若干关键技术问题。提出并实现了一种能够适应低信噪比雷达脉冲信号的基于FIR滤波器的FPGA频域检测算法,通过外场试验验证了算法的有效性。研究了基于数字干涉仪的相位差高精度测量方法并对其测量精度进行了理论分析。研究了高精度基线长度测量方法,提出了一种基于单点源多次标校的高精度基线长度测量方法,为LBI单脉冲定位系统工程实现奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 LBI单站单脉冲二维无源定位体制研究及精度分析
• 2.1 基于LBI的单站单脉冲二维无源定位体制
• 2.1.1 相位干涉仪测向方法及系统结构
• 2.1.2 LBI单站单脉冲二维无源定位体制
• 2.1.3 获得定位解的条件
• 2.2 基于LBI的单站单脉冲定位精度分析
• 2.2.1 定位精度理论分析
• 2.2.2 定位精度仿真分析
• 2.3 相位差解模糊问题的研究
• 2.3.1 基于球面波形前测量模型的相位差解模糊原理
• 2.3.2 存在波程差测量误差时的相位差正确解模糊条件
• 2.3.3 相位差量解模糊算法研究
• 2.3.4 相位差量解模糊算法仿真分析
• 2.4 小结
• 第三章 LBI单站单脉冲三维无源定位体制研究及精度分析
• 3.1 基于Y型阵列的LBI单脉冲三维无源定位体制研究
• 3.2 基于Y型阵列的LBI单脉冲三维无源定位精度分析
• 3.2.1 定位误差的理论分析
• 3.2.2 定位误差的仿真分析
• 3.3 基于正交基线的单脉冲三维无源定位方法研究
• 3.3.1 基于正交基线的单脉冲三维无源定位体制
• 3.3.2 定位精度分布仿真分析
• 3.3.3 相位差解模糊方法
• 3.4 小结
• 第四章 LBI单脉冲定位中的工程实现关键技术
• 4.1 低信噪比雷达脉冲的检测方法及FPGA实现
• 4.1.1 传统视频检波概述
• 4.1.2 传统视频检波的FPGA算法实现结构
• 4.1.3 低信噪比雷达脉冲的检测方法及FPGA实现
• 4.2 数字干涉仪相位差测量测量方法及精度分析
• 4.2.1 基于IQ正交采样的相位差测量方法
• 4.2.2 相位差测量精度分析
• 4.3 高精度基线长度测量方法及精度分析
• 4.3.1 基于激光测距的基线长度测量方法
• 4.3.2 基于单点源多次标校的基线长度测量方法
• 4.3.3 基线长度测量精度仿真分析
• 4.4 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 斯图瓦尔特定理