基于阵列信号处理的高性能双星定位

陆安南，缪善林，邱 焱

（中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江 嘉兴314033）

0 引言

双站TDOA／FDOA 定位［1-3］与传统的单站测向定位方法相比具有更高的定位精度和更大的覆盖范围，双星TDOA／FDOA 定位在干扰源监测和电子侦察领域有着很好的应用前景。理论上双星TDOA／FDOA 定位系统的每颗卫星都可以仅用单通道接收机，但是这种常规的双星定位系统存在着对微弱信号TDOA／FDOA 的估计精度低、对时频重叠信号的定位分辨力受限于信号带宽［4］、在卫星轨迹星下点附近存在定位盲区以及对短持续信号和窄带信号定位精度不够高等不足。针对上述问题，本文提出了基于数字波束形成［5］（DBF）和盲源分离［6-8］（BSS）预处理方法提高TDOA／FDOA 的估计精度和分辨力，同时提出了将阵列测向［9-11］结果用于定位的TDOA／FDOA／DOA定位方法，给出的若干仿真结果（均按照双星中的A星8元阵列接收，B 星单路接收）说明了这些处理方法在提高TDOA／FDOA 估计精度与分辨力方面的潜力，而理论分析结果则证明了在若干场景下双星TDOA／FDOA／DOA 定位方法较单独TDOA／FDOA定位方法的优越性。

1 高精度和高分辨力TDOA／FDOA估计

辐射源TDOA／FDOA 的估计误差直接影响双星系统的定位精度。在复杂电磁环境下，弱信号以及时频重叠信号TDOA／FDOA 的高精度、高分辨力估计是双星定位系统面临的重要挑战。

对弱信号的TDOA 和FDOA 估计，通过DBF 可以提高微弱信号的信噪比，进而提高TDOA／FDOA估计精度。A 星接收的一路信号与B 星接收信号用二阶交叉模糊函数［12］（CAF）估计TDOA／FDOA（以下简称为“CAF 法”）以及A 星接收信号经DBF 后与B 星接收信号用CAF 估计TDOA／FDOA（以下简称为“DBF＿CAF”）的误差随信噪比的变化情况如图1～2所示。……