基于稀疏阵型的多目标定位方法研究

发布时间：2022-05-08 11:26

　　高精度多目标定位技术广泛应用于军事和民事领域,基于传统均匀阵列的多目标定位方法相对成熟,而近年来出现的稀疏阵型技术,可突破阵元间距半波长的限制,从而获得更高的等效孔径和自由度,能够实现欠定条件下的多目标信号高精度定位,成为极具应用潜力的新型技术,受到了业界的广泛关注。基于稀疏阵型的多目标定位技术研究主要集中在稀疏阵型设计、阵列自由度提升、欠定信源数估计、相干信号高精度DOA估计等方面,本文即围绕上述关键技术开展研究,主要工作如下:1.高自由度稀疏阵型设计。为深入挖掘稀疏阵型的自由度优势,以适应多目标定位的应用需求,本文面向圆信号和非圆信号分别提出相应的稀疏阵型设计方法。针对圆信号模型,提出一种基于子阵非均匀拓展的稀疏阵型（MSC-DiSA）设计方法,理论分析了最大连续虚拟孔径的子阵间距约束条件,并给出了采用归纳法的数学证明过程。针对非圆信号模型,提出一种基于非圆特性扩展的稀疏阵型（SANC）设计方法,该方法充分利用非圆信号的椭圆协方差不为零特性,对阵元位置差分集合进行扩展,通过穷举搜索的方法获得具有最大连续虚拟阵列孔径的最优物理阵元位置分布,从而重构出一个具有更高自由度的虚拟阵列。理论... 

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 技术发展现状
        1.2.1 稀疏阵型研究现状
        1.2.2 信源数估计研究现状
        1.2.3 两步定位研究现状
        1.2.4 直接定位研究现状
    1.3 论文研究思路及主要工作
        1.3.1 论文研究思路
        1.3.2 论文主要工作
    1.4 论文的结构安排
第二章 稀疏阵型理论基础
    2.1 引言
    2.2 稀疏阵型基础理论
        2.2.1 物理阵列
        2.2.2 虚拟阵列
        2.2.3 阵列孔径
        2.2.4 阵列自由度
        2.2.5 非圆信号
    2.3 典型稀疏阵型研究
        2.3.1 互质阵型
        2.3.2 嵌套阵型
        2.3.3 特殊稀疏阵型
    2.4 多目标定位方法研究
        2.4.1 信源数估计方法
        2.4.2 两步定位方法
        2.4.3 直接定位方法
    2.5 本章小结
第三章 高自由度稀疏阵型设计
    3.1 引言
    3.2 面向圆信号的高自由度稀疏阵型设计
        3.2.1 基于子阵非均匀拓展的稀疏阵型设计
        3.2.2 MSC-DiSA阵型与经典阵型自由度对比
        3.2.3 仿真实验与性能分析
    3.3 面向非圆信号的高自由度稀疏阵型设计
        3.3.1 非圆信号的高自由度稀疏阵型设计
        3.3.2 SANC阵型与经典阵型自由度对比
        3.3.3 仿真实验与性能分析
    3.4 本章小结
第四章 基于稀疏阵型的多目标信源数估计方法研究
    4.1 引言
    4.2 数学建模
    4.3 基于稀疏阵型的欠定信源数估计方法
    4.4 算法复杂度分析与仿真实验
        4.4.1 复杂度分析
        4.4.2 性能仿真实验
    4.5 本章小结
第五章 基于稀疏阵型的多目标两步定位方法研究
    5.1 引言
    5.2 基于稀疏阵型的DOA估计模型
    5.3 基于稀疏阵型的独立多目标信号DOA估计方法
        5.3.1 基于稀疏阵型的矢量化四阶累积量波达方向估计方法
        5.3.2 算法复杂度分析与仿真实验
    5.4 基于稀疏阵型的独立与相干混合多目标信号DOA估计方法
        5.4.1 稀疏阵型的低复杂度相干信号DOA估计
        5.4.2 稀疏阵型的高自由度相干信号DOA估计
        5.4.3 算法复杂度分析和仿真实验
    5.5 基于DOA参数的多目标位置解算方法
        5.5.1 位置解算模型
        5.5.2 基于多重筛选K均值聚类的空间多目标位置解算
        5.5.3 算法复杂度分析与仿真实验
    5.6 本章小结
第六章 基于稀疏阵型的多目标直接定位方法研究
    6.1 引言
    6.2 基于稀疏阵型的直接定位模型
    6.3 基于稀疏阵型的多目标直接定位方法
        6.3.1 稀疏阵型下基于角度信息的多目标直接定位
        6.3.2 稀疏阵型下角度和多普勒信息联合的直接定位
    6.4 算法复杂度分析与仿真实验
        6.4.1 复杂度分析
        6.4.2 性能仿真实验
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 本文工作总结
    7.2 后期工作展望
致谢
参考文献
附录
    附录A
    附录B
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]对称旋转不变相干分布式非圆信号二维波达方向估计[J]. 代正亮,崔维嘉,巴斌,张彦奎.  物理学报. 2017(22)
[2]一种用于多点定位系统的实时高精度位置解算方法[J]. 马广亮,刘晓伟.  科技资讯. 2016(20)
[3]基于哈达玛积扩展子空间的到达时间和波达方向联合估计[J]. 巴斌,刘国春,李韬,林禹丞,王瑜.  物理学报. 2015(07)
[4]基于TOA-DOA联合估计的无线定位新方法[J]. 杨小凤,陈铁军,刘峰.  数据采集与处理. 2014(06)
[5]基于单个长基线干涉仪的运动单站直接定位[J]. 张敏,郭福成,周一宇.  航空学报. 2013(02)
[6]基于泰勒级数展开的蜂窝TDOA定位新算法[J]. 张令文,谈振辉.  通信学报. 2007(06)
[7]基于到达角Kalman滤波的TDOA/AOA定位算法[J]. 段凯宇,张力军.  电子与信息学报. 2006(09)
[8]利用信号non-circular特性的信源个数检测算法[J]. 郑春弟,冯大政,周祎.  西安电子科技大学学报(自然科学版). 2006(03)
[9]Taylor级数展开法定位及其性能分析[J]. 李莉,邓平,刘林.  西南交通大学学报. 2002(06)



本文编号：3651572