多星多普勒频率变化率无源定位方法.pdf

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1、·技术前沿·航天电子对抗2017年第4期*多星多普勒频率变化率无源定位方法马永圣，张敏，郭福成（国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）摘要：针对多星时差频差定位系统时／频同步要求高、多星测向定位系统复杂等问题，提出一种多星多普勒频率变化率的无源定位体制，每颗卫星仅需单个接收天线和通道，且多星之间无需高精度时／频同步。针对定位观测量与辐射源位置的高度非线性，提出一种基于多普勒频率的多假设非线性最小二乘（MH‐NLS）无源定位算法。理论推导了定位估计的克拉美‐罗下限（CRLB），基于定位误差的几何

2、分布（GDOP）分析了多星构型对定位误差的影响。计算机仿真分析表明，基于多普勒频率变化率的MH‐NLS算法得到的定位误差能够达到CRLB。关键词：无源定位；多星；多普勒变化率；克拉美‐罗下限＋＋中图分类号：TN９７１．５；V４７４．２７文献标识码：APassivelocalizationusingDopplerrate‐of‐changeonlybymultiplesatellitesMaYongsheng，ZhangMin，GuoFucheng（CollegeofElectronicScienceandEngi

3、neering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha４１００７３，Hunan，China）Abstract：DuetothehighprecisionsynchronizationrequirementsinTDOA／FDOAlocalizationandthesystemcomplexityinDOAlocalizationbymultiplesatellites，anewpassivelocalizationsystemusingDopplerfrequ

4、encyrate‐of‐change‐onlyisproposed．Asinglereceivingchannelisneededforeachsatelliteandthesyn‐chronizationrequirementislower．Tosolvethehighnonlinearbetweenthemeasurementandtheunknownpo‐sition，amultiplehypothesisnonlinearleastsquare（MH‐NLS）localizationalgorithmfo

5、rDopplerrateispres‐ented．ThetheoreticalderivationofCramer‐Raolowerbound（CRLB）isderivedandtherelationbetweentheerrorandthesatellitegeometryisalsoanalyzedviageometricaldilutionofprecision（GDOP）．ThecomputersimulationshowsthattheproposedalgorithmcanapproachtotheC

6、RLB．Keywords：passivelocalization；multiplesatellites；Dopplerrate‐of‐change；CRLB［４］［５‐６］多星时差定位和多星时差／频差定位对定位0引言系统的时间和频率同步要求高，且存在高重频信号的卫星电子侦察定位是无源定位的重要技术手段，时差模糊和低重频信号的频差模糊问题，另外要求多［１］能够进行全天候、大范围的侦察监视。多星定位体站同时截获辐射源信号，否则无法定位。多星测向定制通过多颗卫星构成一定的星座对辐射源进行定位，位中，常采用干涉仪测向体制

7、，每个频段需要不同基线［２］定位速度快，定位精度高。由于星座构型的不断变长度的多个接收通道用于解模糊，系统复杂，造价和成［３］化，多星对同一区域的定位精度会随之变化。常见［７］本非常高。文献［８］仅测量多普勒频率进行无源定的多星定位体制主要包括多星时差定位、多星时差／频位，但这种定位体制需要较高精度的频率测量值。针差定位和多星测向定位等体制。对以上问题，本文提出了多星仅测多普勒频率变化率的无源定位方法，每颗卫星仅需要单天线、单通道设*上海航天科技创新基金（SAST2015028）；装备预研基金（9140A2104

8、0115KG01001）计，且无需高精度时差频差同步、无需高精度频率测收稿日期：2017－07－17；2017－08－09修回。量，星间距可以较大，星座设计更加灵活，从而实现大作者简介：马永圣（1992－），男，硕士研究生，主要研究方向为无范围、高精度、近实时的无模糊定位。源定位、信号处理技术。—１７—２０１７，３３（４）航天电子对抗ik（ωx，y，z）＋ikδ（５）1定