联合波形重构的数字调制信号直接定位方法

余婉婷 于宏毅 杜剑平 王 鼎

(信息工程大学信息系统工程学院，河南郑州 450001)

1 引言

目标的精准定位，在许多领域都有着重要作用。无源定位技术的发展进步与雷达等有源设备和无线电通信技术的发展密切相关。当前无源定位通常采用传统两步定位算法，首先由各接收站对目标信号定位观测量进行测量。这些观测量包括到达角度[1-2](Angle of Arrive, AOA)，到达频率(Frequency of Arrive, FOA)，到达频率差[3- 4](Frequency Difference of Arrive, FDOA)，到达时间(Time of Arrive, TOA)，到达时间差[5- 6](Time Difference of Arrive, TDOA)和接收信号能量[7- 8](Received Signal Strength, RSS)等。然后由中心站汇总这些观测量进而构建目标的位置和状态，通过一些优化算法进行定位解算估计目标辐射源的位置参数。从信息论的角度看，传统两步定位法忽略了各信号同源这一关键信息，需要通过数据关联的方式完成观测参数与目标位置之间的匹配，目标数增多的时候存在组合爆炸问题；其次传统两步法多站通过观测参数进行定位的方法缺乏底层信号数据的融合，分步处理环节产生信息损失，使得算法定位精度受限。电磁环境日益复杂，传统方法在低信噪比以及许多复杂条件下的定位精度还有提升空间。

针对传统两步定位法的局限，一种由中心站直接获取目标位置无需估计中间参量的单步定位体制，直接定位(Direct Position Determination, DPD)体制被提出。DPD的本质在于融合数据重构定位场景，根据最大似然(Maximum Likelihood, ML)准则或者多重信号分类原理，直接给出使代价函数最小的联合位置估计结果。算法无需分步计算目标辐射源的位置参数，一方面充分利用目标信号同源的条件，对各站底层接收数据直接进行数据融合处理，另一方面对参数矩阵进行联合估计，有效解决了传统两步法中参数与目标位置之间失配等问题[9]。……