基于陣列信號處理的高性能雙星定位

陸安南，繆善林，邱 焱

（中國電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所，浙江 嘉興314033）

0 引言

雙站TDOA／FDOA 定位［1-3］與傳統(tǒng)的單站測向定位方法相比具有更高的定位精度和更大的覆蓋范圍，雙星TDOA／FDOA 定位在干擾源監(jiān)測和電子偵察領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。理論上雙星TDOA／FDOA 定位系統(tǒng)的每顆衛(wèi)星都可以僅用單通道接收機(jī)，但是這種常規(guī)的雙星定位系統(tǒng)存在著對微弱信號TDOA／FDOA 的估計(jì)精度低、對時頻重疊信號的定位分辨力受限于信號帶寬［4］、在衛(wèi)星軌跡星下點(diǎn)附近存在定位盲區(qū)以及對短持續(xù)信號和窄帶信號定位精度不夠高等不足。針對上述問題，本文提出了基于數(shù)字波束形成［5］（DBF）和盲源分離［6-8］（BSS）預(yù)處理方法提高TDOA／FDOA 的估計(jì)精度和分辨力，同時提出了將陣列測向［9-11］結(jié)果用于定位的TDOA／FDOA／DOA定位方法，給出的若干仿真結(jié)果（均按照雙星中的A星8元陣列接收，B 星單路接收）說明了這些處理方法在提高TDOA／FDOA 估計(jì)精度與分辨力方面的潛力，而理論分析結(jié)果則證明了在若干場景下雙星TDOA／FDOA／DOA 定位方法較單獨(dú)TDOA／FDOA定位方法的優(yōu)越性。

1 高精度和高分辨力TDOA／FDOA估計(jì)

輻射源TDOA／FDOA 的估計(jì)誤差直接影響雙星系統(tǒng)的定位精度。在復(fù)雜電磁環(huán)境下，弱信號以及時頻重疊信號TDOA／FDOA 的高精度、高分辨力估計(jì)是雙星定位系統(tǒng)面臨的重要挑戰(zhàn)。

對弱信號的TDOA 和FDOA 估計(jì)，通過DBF 可以提高微弱信號的信噪比，進(jìn)而提高TDOA／FDOA估計(jì)精度。A 星接收的一路信號與B 星接收信號用二階交叉模糊函數(shù)［12］（CAF）估計(jì)TDOA／FDOA（以下簡稱為“CAF 法”）以及A 星接收信號經(jīng)DBF 后與B 星接收信號用CAF 估計(jì)TDOA／FDOA（以下簡稱為“DBF＿CAF”）的誤差隨信噪比的變化情況如圖1～2所示?！?br>