基于PDOA着靶点参数估计的阵列布放结构研究

王 旭 庞义卓 白嘉豪 王文静 魏国华

(北京理工大学信息与电子学院 北京100081)

1 引言

在导弹靶场试验中，测量目标着靶点坐标和目标运动方向对于评估导弹性能起着关键作用[1]。在导弹与靶平面交会的过程中，天线阵列中接收到目标辐射信号的天线间相位差随时间的变化规律由导弹的速度矢量和矢量脱靶量一共6个参数决定。在目标运动模型已知的前提下，测量系统通过互相关或其他方法可得到接收阵元间的相位差时间序列数据，进一步再通过构建方程组进行求解等方法就能估计出着靶点坐标和目标运动方向[2]。着靶点的测量精度不但与相位差数据提取精度有关，而且也受到天线阵列布放结构的影响，因此天线阵列几何结构的优化问题一直被广泛讨论和研究[3–7]。文献[8–10]对平面阵列的不同布放结构进行了对比和分析，但是其结论不能直接推广应用到3维空间的定位问题中。本文针对3维空间着靶点参数估计问题，建立了观测模型，阐述了采用非线性寻优处理进行参数估计的方法，提出了一种从灵敏度[10]的角度对比不同阵列布放结构性能的方法，并利用着靶点估计CRLB(Cramer-Rao Lower Bound)的理论推导和数值计算验证了该方法的可靠性[11]。

2 定位原理

2.1 观测模型

2.2 着靶点坐标估计

3 灵敏度分析

3.1 灵敏度

灵敏度反映了待估计参数的变化对观测量的影响情况。2维平面上利用平面阵的目标定位问题中，阵列布放结构与定位精度的关系可以通过几何分析比较直观地得出结论[8]，而且不同方向上定位精度的差异与基线分量的排布紧密相关。……