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

doi:10.11999/JEIT200081

基于PDOA着靶点参数估计的阵列布放结构研究

doi: 10.11999/JEIT200081

北京理工大学信息与电子学院北京 100081

基金项目: 国家自然科学基金(61671059)

详细信息

作者简介:
王旭：男，1974年生，讲师，研究方向为高速实时数字信号处理

庞义卓：男，1995年生，硕士生，研究方向为无源定位技术

白嘉豪：男，1994年生，博士生，研究方向为雷达信号处理

王文静：女，1987年生，工程师，研究方向为雷达信号处理

魏国华：男，1977年生，副研究员，研究方向为雷达系统及其信号处理

通讯作者:
魏国华　ghwei@bit.edu.cn

中图分类号: TN911.7; TP391.4
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出版历程
- 收稿日期: 2020-01-19
- 修回日期: 2020-10-30
- 网络出版日期: 2020-12-15
- 刊出日期: 2021-05-18

Study of Array Structure for Sensor Placement in PDOA-based Hit Position Estimation

School of Information and Electronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61671059)

摘要

摘要: 在基于到达相位差(Phase Differences Of Arrival, PDOA)的着靶点参数估计问题中，估计精度受到阵列结构的影响。与一般的单点目标定位问题相比，着靶点参数估计需要同时估计目标的速度和角度参数，情况更加复杂。为了选择合适的阵列结构以对定位结果带来有利影响，该文从灵敏度的角度分析了不同阵列结构下靶点参数估计精度各有差异的原因，为判断不同情况下接收阵列定位性能的优劣提供了理论方法。最后，对3种常见阵列结构进行了计算机仿真对比，仿真结果验证了利用灵敏度指标对阵列布放结构进行评估的可行性。
- 着靶点参数估计 /
- 到达相位差 /
- 阵列布放结构
Abstract: Different sensor placements have a great influence on the accuracy in Phase Differences Of Arrival (PDOA)-based hit position estimation. Compared with single time target localization, estimation of hit position is more complex because of additionally considering speed and its direction. In order to choose an adequate sensor geometry for source localization, a method of evaluating the performance of sensor placement by sensitivity analysis is proposed, which provides a theoretical foundation for analyzing the accuracy of hit position estimation. Then the sensitivities of three typical sensor geometries are analyzed and Cramer-Rao Lower Bound is compared to verify the effectiveness of the proposed method using computer simulations.
- Hit position estimation /
- Phase Differences of Arrival /
- Array structure

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图 1 目标轨迹与靶平面之间的相对位置关系

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图 2 3种常见空间阵列

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图 3 阵列与靶平面的相对位置

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图 4 观测量对着靶点位置变化的灵敏度

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图 5 着靶点位置估计CRLB

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图 6 观测量对目标运动角度参数变化的灵敏度

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图 7 目标运动角度估计CRLB

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图 8 观测量对$\alpha $变化的灵敏度

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图 9 $\alpha $估计CRLB

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表 1 不同阵列的灵敏度和CRLB对比

坐标 (m)	(0,0,0)	(10,10,0)	(20,20,0)	(30,30,0)	(40,40,0)	(50,50,0)
中心辐射阵灵敏度	90.47	59.27	49.49	44.13	40.43	37.60
面心辐射阵灵敏度	132.31	83.81	69.89	62.36	57.23	53.34
顶角辐射阵灵敏度	92.06	59.83	50.14	44.83	41.16	38.35
中心辐射阵CRLB	3.9e-5	5.9e-4	0.0017	0.0031	0.0049	0.0071
面心辐射阵CRLB	4.8e-5	3.7e-4	0.001	0.0019	0.0029	0.0041
顶角辐射阵CRLB	4.7e-5	4.1e-4	0.0011	0.002	0.0031	0.0045

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参考文献(11)

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